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基于NX NASTRAN的增雨防雹火箭弹发射架本体结构强度仿真分析

2020-12-28龚毅胡林兵朱科平

装备维修技术 2020年17期

龚毅 胡林兵 朱科平

摘要:本文阐述了增雨防雹火箭弹发射架组成、功能和结构原理,运用NX NASTRAN求解器对重要零件本体进行了有限元分析,为后期优化设计提供了依据。

关键词:增雨防雹;发射架;NX NASTRAN

1 前言

伴随着经济增长和社会发展,我国重大活动日益增多,活动规模和质量都在不断提高,重大活动社会关注度高、受天气因素影响大,因此,做好气象保障工作已经成为重大活动能够成功举办的重要因素。我国是世界上气象害频繁发生的国家之一,特别是20世纪90 年代以来,气候变化日益明显,极端天气现象明显增多,水资源短缺日趋严重,气象灾害已成为制约我国经济社会发展的重要因素。积极研发科学高效的人工影响天气作业装备,才能更好的为国家重大活动提供气象保障,为防灾减灾事业做出更大的贡献。[1]增雨防雹火箭弹发射架作为人工影响天气的利器,多次参与国家大型活动气象保障活动,在其中发挥了极大作用。发射架本体是支撑定向器和高低机运动的重要零件,其结构强度直接影响到发射架是否能正常使用,本文利用有限元分析软件NX NASTRAN对其变形和应力分布情况进行研究,确定其结构强度是否满足使用要求。

2 发射架组成和功能

增雨防雹火箭弹发射架用于发射增雨防雹火箭弹,进行人工影响天气作业,由定向器、高低机,方位机组成,三维模型见图1。

定向器的主要功能為:发射前装填、承载火箭弹,发射时点燃火箭发动机,并赋予火箭弹起始运动方向和离轨速度。

高低机和方位机用于赋予定向器射角和方位角,高低机和方位机均为电机传动并可快速切换为手动模式。

3 发射架结构原理

高低机采用螺杆式高低机设计,高低机两端分别与定向器和方位机铰接,由电机通过齿轮驱动双螺杆直线运动,实现定向器的俯仰角度升降。方位机由电机通过蜗轮蜗杆减速器驱动,实现方位旋转。

4 本体强度仿真分析

运用NX NASTRAN求解器对本体进行有限元仿真。[1]

(1)坐标系选取:以底部圆心为原点,X轴为通过原点垂直于前后方向向右为正,Y轴为通过原点沿正前方为正,垂直向上为Z轴。

(2)建立零件模型,添加材料属性。

(3)划分3D网格。

(4)按照工况要求,添加6个销钉约束。

(5)按照工况要求计算受力情况,加载载荷如表1所示。

Force

(1) Force - Magnitude and direction FORCE 1308 N (0.000000, 0.371661, -0.928369) 几何分布

Force

(2) Force - Magnitude and direction FORCE 1000 N (0.000000, -0.172515, -0.985007) 几何分布

结算分析结果如表二和图3所示,由图表中所知,最大变形点为0.2385 mm,强度足够。

5 结论

通过对发射架本体的有限元分析计算,确定了本体有足够的强度,并为产品的优化设计提供了依据。

参考文献

[1] 张永恒, 薛建军, 温显罡,等. 重大活动决策气象保障服务探讨[J]. 阅江学刊, 2013, 5(2):36-42.

[2] 罗旭, 赵明宇. Femap & NX Nastran基础及高级应用[M]. 清华大学出版社, 2009.