炮艙結(jié)構(gòu)在沖擊載荷作用下的振動(dòng)特性分析.pdf

1、炮艙結(jié)構(gòu)是指航炮與機(jī)身連接處及其附近區(qū)域的機(jī)身結(jié)構(gòu)段。在飛機(jī)的飛行使用過程以及航炮發(fā)射過程中，炮艙結(jié)構(gòu)的受力情況較為復(fù)雜。炮艙結(jié)構(gòu)不僅受到飛機(jī)飛行過程中由于發(fā)動(dòng)機(jī)工作、空氣動(dòng)力作用等因素引起的各種不規(guī)則的振動(dòng)載荷，還要受到航炮發(fā)射的劇烈沖擊載荷。為了使炮艙結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)能滿足飛機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，滿足炮艙結(jié)構(gòu)動(dòng)強(qiáng)度的要求，有必要對炮艙結(jié)構(gòu)的振動(dòng)頻率、模態(tài)以及炮艙結(jié)構(gòu)在沖擊載荷作用下的動(dòng)態(tài)響應(yīng)進(jìn)行深入的研究。 本文以某飛機(jī)的炮艙結(jié)構(gòu)為研

2、究對象，將CATIA中的炮艙結(jié)構(gòu)幾何模型通過接口程序?qū)耄瓵NSYS有限元結(jié)構(gòu)分析軟件，將復(fù)雜的炮艙結(jié)構(gòu)簡化為由薄殼單元、梁單元和少量三維實(shí)體單元組合而成的有限元模型。簡化過程中，將炮艙結(jié)構(gòu)中厚度相對較小的蒙皮、腹板、油箱底板、航炮擋煙板和梁上的一些挖削成型的面簡化為薄殼單元；將腹板、蒙皮等結(jié)構(gòu)上的邊框和加強(qiáng)型材簡化為梁單元；梁上的一些形狀不規(guī)則的體塊和主要的承力部位采用三維實(shí)體單元。 運(yùn)用Lanczos算法對炮艙結(jié)構(gòu)有限元模

3、型進(jìn)行模態(tài)分析，得到炮艙結(jié)構(gòu)前20階的固有頻率和振型，分析前6階頻率下炮艙整體結(jié)構(gòu)以及炮梁的振動(dòng)特點(diǎn)。結(jié)果表明，整體炮艙結(jié)構(gòu)振動(dòng)符合一般縱向殼體結(jié)構(gòu)振動(dòng)的普遍特點(diǎn)，但是由于其結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，又表現(xiàn)出較多的局部振動(dòng)特征。LSF-0412-20、LSF-0412-30框以及LSF-0412-11-y、LSF-0412-11-z兩塊油箱底板在炮艙結(jié)構(gòu)的彎曲、扭轉(zhuǎn)振動(dòng)中，都存在較大位移的局部振動(dòng)，是炮艙結(jié)構(gòu)中最容易導(dǎo)致破壞的區(qū)域。 利用

4、LS/DYNA顯式動(dòng)力學(xué)分析軟件，計(jì)算出在航炮沖擊載荷作用下炮艙結(jié)構(gòu)模型中各單元的應(yīng)力大小和節(jié)點(diǎn)位移。加載的沖擊載荷為模擬成三角波形的23-3航炮30連發(fā)后坐力沖擊載荷譜。對計(jì)算結(jié)果分析可知，在航炮沖擊載荷作用下，LSF-0422-3梁，尤其是螺栓孔附近區(qū)域會(huì)產(chǎn)生較強(qiáng)的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)，其動(dòng)應(yīng)力和位移都較大，容易引起梁的扭轉(zhuǎn)破壞；左側(cè)油箱底板與進(jìn)氣道相連接部位加強(qiáng)型材的正應(yīng)力和切應(yīng)力值都比較高，可能超過連接處鉚釘極限強(qiáng)度而導(dǎo)致破壞；左側(cè)油箱底板