ABAQUS高速冲压防空动能弹结构设计与仿真(4)
1.2 国内外高速冲压推进防空动能弹的发展现状
1.3 高速冲压推进防空动能弹强度分析的研究方法——有限元法
一般对高速冲压推进防空动能弹结构强度分析主要采用数值模拟的方法，可分为两类。有限差分法作为一类的代表，它的特点是相应的定解条件和直接求解基本方程的近似解。但对于形状比较复杂的问题进行数值模拟时，仿真得出结果精度将不能够保证，甚至还无法求解不能够收敛；数值分析方法作为另一类方法，先建立和原问题的相应的定解条件及基本方程相等效的积分法，之后建立近似解法，但这种解法只局限于形状较规则的问题，因此有限元数值模拟方法的出现对数值分析研究有相当重大意义。
有限元法的基本思想是将连续的不分离的求解区域离散成为一组有限个，并且按照一定方式和顺序相互连接在一起的单元体的组合体。由于单元体能够按不同的联结方式进行有序组合，而且单元本身又可以有不同的几何形状，因此可以将几何形状较复杂的求解域进行模型化。有限元法作为数值模拟分析方法的另外一个重要特点就是利用在每一个单元体内假设的近似函数来分片地表示全部求解域上待求的未知场函数。这样，一个问题的有限元分析过程中，场函数及其导数是未知的在各个节点上的数值就成为新的未知量，这样就使一个连续的无限自由度问题转变成离散的有限自由度问题。如果求解出这些未知量，就可以通过求解插值函数求出各个单元体内场函数的近似值，从而可以得到整个求解域上的近似解。随着单元数量的增多同时也是单元尺寸的减小，或者随着插值函数精确度的提高以及单元自由度的增加，得到的数值模拟结果近似程度将不断接近真实值。如果单元体是满足收敛条件的，得到的近似解最终将收敛于精确解[15]。
目前国际上较大型的有限元通用程序达数百种，其中应用较成熟的有限元软件有ABAQUS，ANSYS，ALGOR，NASTRAN，ASKA，SAP，ADINA，MARC，I-DEAS等，多采用FORTRAN语言编写，功能较完善，包含很多种条件下的有限元分析程序并且带有功能强大的前处理和后处理功能。有限元通用程序使用比较较方便，计算精确度较高，其计算结果已成为产品设计和性能分析的又一可靠依据，由于ABAQUS功能强大，精于复杂问题的求解和非线性分析，具有庞大的求解的能力，和处理非线性力学分析的能力，与其他软件相比这两项能力均处于领先水平，用户遍及工程研究和科研领域。
1.4 论文主要研究内容
与常规的火箭弹和炮弹相比，高速冲压推进防空动能弹有着本质的区别。在发射过程中和终点着靶瞬间高过载和高转速的强烈作用下，动能弹的结构可能会发生较大的塑性形变，弹性形变等，如果强度不够，可能会出现动能弹体断裂的现象，从而降低动能弹的作战效能。除了使用高强度材料和优化结构以外，还应考虑发动机在弹体的位置，弹体质量等因素，而这些因素往往是相互制约，相互关联的。大量的简化和假设在传统强度计算中被采用，以便可以使用解析的方法，而简化计算会带来较大的结果误差。本文是对高速冲压推进防空动能弹全弹进行数值仿真，研究所弹体在发射过程中和着靶瞬间受力情况下的动态应力和应变分布，从强度方面为高速冲压推进防空动能弹的设计提出一些理论数据。
针对马赫数Ma=4的35mm高速冲压推进防空动能弹，本文对其结构强度行了数值仿真。本文主要包括以下研究内容：
(1) 对4种典型固体燃料分别与空气燃烧进行热力计算，分析了不同空燃比和入口空气温度对发动机性能参数及化学组分的影响规律；
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