[发明专利]一种火攻作动筒作用力仿真方法

说明书

本发明公开了一种火攻作动筒作用力仿真方法。该方法通过火攻作动筒的推力杆与被作用物体间接触作用对被作用物体施加推力，并通过限制推力杆位移使推力杆运动到最大行程时不再对被作用物体施加推力。本发明提供的火攻作动筒作用力仿真方法通过改变推力施加方法可以有效避免目前普遍使用的推力施加方法存在的问题，即新的推力施加方法将仿真过程中火攻作动筒的推力大小与推力杆位移联系在了一起，可以确保推力杆位移达到最大行程时不再输出推力。这种方法与火攻作动筒的实际工作情况更为相似，有效避免了传统方法导致的明显计算误差，使仿真结果更加贴近实际情况。

技术领域

本发明涉及火攻作动筒技术领域。更具体地，涉及一种火攻作动筒作用力仿真方法。

背景技术

火攻作动筒是一种经常被使用到的推力施加装置。为了确认被推动物体的运动过程，人们通常使用有限元仿真技术对作动筒工作过程进行仿真。火攻作动筒工作时输出的作用力通常是随时间变化的，因此火攻作动筒作用力的仿真是一个动力学仿真过程。在进行动力学仿真时通常采用显示算法，这样可以有效地缩短运算时间，并避免因收敛性问题导致的计算终止。

目前，在进行火攻作动筒作用力仿真时普遍采用直接在被作用物体的受力部位施加作动筒作用力的方式。这种方法将火攻作动筒的作用力曲线拟合成一条近似的作用力-时间曲线，图1为实际的作动筒作用力-时间曲线，图2为拟合得到的作用力-时间曲线，然后以拟合结果作为载荷施加在推力作用处。这种作用力施加方法存在明显的问题：实际上作动筒的行程是有限的，当行程结束后输出推力将变为0，而且火攻作动筒的输出推力是一个与装药量、工作温度、负载密切相关的量，作动筒何时达到最大行程是事先不能预知的，因此将图2中的载荷施加到作用对象上无法表达出行程对推力的影响，会导致明显的计算误差。

有时，这种计算误差将导致整个仿真过程出现较大的偏差，甚至使被作用物体的运动趋势与实际情况存在较大的出入。

发明内容

基于以上背景技术，目前普遍采用的作动筒推力施加方法将导致仿真结果出现明显的计算误差。为了解决这一问题，应当将作动筒作用力转化为位移的函数而不是时间的函数。

本发明的目的在于提供一种火攻作动筒作用力仿真方法，采用新的火攻作动筒作用力拟合方法，将作动筒工作过程中对被作用物体施加的推力拟合成与作动筒行程有关的函数。这种拟合方法可以有效地避免作动筒行程结束的时间点与拟合推力为0的时间点不吻合的情况，从而使仿真过程中的作动筒推力更加贴近真实情况，消除仿真结果中的明显计算误差。

为了实现以上目的，本发明采用以下技术方案：

一种火攻作动筒作用力仿真方法，该方法通过火攻作动筒的推力杆与被作用物体间接触作用对被作用物体施加推力，并通过限制推力杆位移使推力杆运动到最大行程时不再对被作用物体施加推力。

进一步的，该方法的步骤包括建立推力杆模型；

所述推力杆模型为包括有空腔的中空结构，燃气压力载荷均匀地施加在推力杆与被作用物体接触部分的内表面上。

优选地，所述推力杆模型的空腔内设置有限位装置，以限制推力杆运动到最大行程时不再对被作用物体施加推力。

优选地，所述推力杆的空腔长度不小于推力杆的最大行程。

优选地，所述推力杆的空腔为长圆形。

优选地，所述限位装置为圆形。

优选地，长圆形的空腔长度为推力杆最大行程的两倍，圆形的限位装置位于空腔中心，并且约束限位装置使其自由度为0。

优选地，所述推力杆与被作用物体间、推力杆与限位装置间均设置有相互对应的接触对，且均设置有接触约束。

优选地，所述限位装置的材料参数设置为钢的材料参数。