[发明专利]一种弹体装药隔断结构的非线性动力学分析方法

说明书

本发明公开了一种弹体装药隔断结构的非线性动力学分析方法，根据弹体分段装药特征，抽取典型弹体装药隔断结构作为研究对象，给出了反映装药、壳体、隔断连接特征的质量‑弹簧‑阻尼系统模型；建立了考虑间隙和连接特征的两自由度系统非线性动力学理论分析模型；对分析模型进行时间伸缩变换和除位移外的无量纲处理，并采用数值积分进行离散，计算在给定时程载荷作用下的动力学响应，从结构动力学角度分析了装药结构的非线性响应规律；通过对质量、刚度、载荷等进行无量纲处理得到的用位移变量表示的归一化运动方程，便于比较各无量纲参数变化对结构的响应影响规律，可以较好反映结构碰撞、间隙等带来的多体相互作用效应，可用于指导弹体结构设计。

技术领域

本发明涉及非线性结构动力学技术领域，尤其涉及一种弹体装药隔断结构的非线性动力学分析方法。

背景技术

为提升弹体在侵彻穿甲过程中的安全性和环境适应性，典型弹体结构通常是由多段装药结合隔断组装而成。在弹体撞靶和飞行过程中，内部装药不可避免地会和装药壳体及隔断之间产生间隙碰撞、摩擦等多体相互作用效应，从而导致装药结构动力学响应放大和局部过早点火等问题，研究这种多体相互作用导致的非线性响应规律对评估装药结构安全性有重要意义。

国内外在弹体侵彻穿甲方面的研究工作主要集中在弹体侵彻层数、深度预估、弹体过载曲线研究、爆炸毁伤效果评价、靶体损伤及防护等方面，相关研究偏冲击动力学领域。侵彻穿甲效应的研究很少考虑装药、壳体及隔断结构本身的结构动态特性，而装药局部动态响应放大可能是引起装药过早点火的重要原因之一，对于弹体的结构动力学研究方面，如何正确描述装药、壳体及隔断结构的多体碰撞过程以及碰撞等可能引起的放大效应，是当前需要重点解决的问题。

基于此，需要研发一种弹体装药隔断结构的非线性动力学分析方法来解决上述问题。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题设计了一种弹体装药隔断结构的非线性动力学分析方法。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

一种弹体装药隔断结构的非线性动力学分析方法，包括以下步骤：

S1:根据弹体分段装药特征，抽取典型弹体的装药、壳体和隔断结构，建立反映其连接特征的质量-弹簧-阻尼两自由度系统模型；

S2:建立考虑间隙和连接特征的两自由度系统非线性动力学理论分析模型,并对分析模型进行时间伸缩变换和除位移外的无量纲处理；

S3:采用数值积分计算在给定时程载荷作用下的动力学响应，实现非线性动力学分析。

步骤S1包括如下子步骤：

S11: 根据弹体分段装药特征，选取一个装药隔断结构作为分析对象；

S12: 对装药隔断结构采用集中质量法，建立反映药、壳体和隔断连接特征的质量-弹簧-阻尼两自由度系统模型。

步骤S2包括如下子步骤：

S21: 建立S12中质量-弹簧-阻尼两自由度系统模型对应的两自由度系统运动方程，形成理论分析模型：