基于NX NASTRAN的增雨防雹火箭彈發(fā)射架本體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度仿真分析

龔毅 胡林兵 朱科平

摘要：本文闡述了增雨防雹火箭彈發(fā)射架組成、功能和結(jié)構(gòu)原理，運(yùn)用NX NASTRAN求解器對(duì)重要零件本體進(jìn)行了有限元分析，為后期優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了依據(jù)。

關(guān)鍵詞：增雨防雹;發(fā)射架;NX NASTRAN

1 前言

伴隨著經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)和社會(huì)發(fā)展，我國(guó)重大活動(dòng)日益增多，活動(dòng)規(guī)模和質(zhì)量都在不斷提高，重大活動(dòng)社會(huì)關(guān)注度高、受天氣因素影響大，因此，做好氣象保障工作已經(jīng)成為重大活動(dòng)能夠成功舉辦的重要因素。我國(guó)是世界上氣象害頻繁發(fā)生的國(guó)家之一，特別是20世紀(jì)90 年代以來，氣候變化日益明顯，極端天氣現(xiàn)象明顯增多，水資源短缺日趨嚴(yán)重，氣象災(zāi)害已成為制約我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的重要因素。積極研發(fā)科學(xué)高效的人工影響天氣作業(yè)裝備，才能更好的為國(guó)家重大活動(dòng)提供氣象保障，為防災(zāi)減災(zāi)事業(yè)做出更大的貢獻(xiàn)。[1]增雨防雹火箭彈發(fā)射架作為人工影響天氣的利器，多次參與國(guó)家大型活動(dòng)氣象保障活動(dòng)，在其中發(fā)揮了極大作用。發(fā)射架本體是支撐定向器和高低機(jī)運(yùn)動(dòng)的重要零件，其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度直接影響到發(fā)射架是否能正常使用，本文利用有限元分析軟件NX NASTRAN對(duì)其變形和應(yīng)力分布情況進(jìn)行研究，確定其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度是否滿足使用要求。

2 發(fā)射架組成和功能

增雨防雹火箭彈發(fā)射架用于發(fā)射增雨防雹火箭彈，進(jìn)行人工影響天氣作業(yè)，由定向器、高低機(jī)，方位機(jī)組成，三維模型見圖1。

定向器的主要功能為：發(fā)射前裝填、承載火箭彈，發(fā)射時(shí)點(diǎn)燃火箭發(fā)動(dòng)機(jī)，并賦予火箭彈起始運(yùn)動(dòng)方向和離軌速度。

高低機(jī)和方位機(jī)用于賦予定向器射角和方位角，高低機(jī)和方位機(jī)均為電機(jī)傳動(dòng)并可快速切換為手動(dòng)模式。

3 發(fā)射架結(jié)構(gòu)原理

高低機(jī)采用螺桿式高低機(jī)設(shè)計(jì)，高低機(jī)兩端分別與定向器和方位機(jī)鉸接，由電機(jī)通過齒輪驅(qū)動(dòng)雙螺桿直線運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)定向器的俯仰角度升降。方位機(jī)由電機(jī)通過蝸輪蝸桿減速器驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)方位旋轉(zhuǎn)。

4 本體強(qiáng)度仿真分析

運(yùn)用NX NASTRAN求解器對(duì)本體進(jìn)行有限元仿真。[1]

（1）坐標(biāo)系選?。阂缘撞繄A心為原點(diǎn)，X軸為通過原點(diǎn)垂直于前后方向向右為正，Y軸為通過原點(diǎn)沿正前方為正，垂直向上為Z軸。

（2）建立零件模型，添加材料屬性。

（3）劃分3D網(wǎng)格。

（4）按照工況要求，添加6個(gè)銷釘約束。

（5）按照工況要求計(jì)算受力情況，加載載荷如表1所示。

Force

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

Force

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

結(jié)算分析結(jié)果如表二和圖3所示，由圖表中所知，最大變形點(diǎn)為0.2385 mm，強(qiáng)度足夠。

5 結(jié)論

通過對(duì)發(fā)射架本體的有限元分析計(jì)算，確定了本體有足夠的強(qiáng)度，并為產(chǎn)品的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了依據(jù)。

參考文獻(xiàn)

[1] 張永恒， 薛建軍， 溫顯罡，等. 重大活動(dòng)決策氣象保障服務(wù)探討[J]. 閱江學(xué)刊， 2013， 5（2）：36-42.

[2] 羅旭， 趙明宇. Femap & NX Nastran基礎(chǔ)及高級(jí)應(yīng)用[M]. 清華大學(xué)出版社， 2009.