ADAMS 某火炮供输弹系统协调器动力学仿真分析(2)
1.1.2 火炮自动装填系统 简介 [2]弹药自动装填技术已经成为现代火炮技术的一个重要分支 ， 而大口径火炮的自动装填系统的发展是军事需求的必然结果 。 随着目标探测技术的发展 ， 诸如目标定位雷达 、 移动目标探测雷达 、 热成像仪 、 卫星探测系统 ， 使敌人有迅速反击的优势 。 在未来的战场上 ， 如果我军火炮没能一次性击垮目标而迅速转移到新的位置 ， 就很有可能被探测到并遭到毁灭性的的反击。因此火炮必须能在短时间内迅速发射大量炮弹 ， 对敌人目标进行 “ 多发同时弹着 ” 打击，然后迅速转移，以实现 “ 打了就跑 ” 的战术 。弹药自动装填系统在火炮武器中负责弹丸 、 装药的自动贮存 、 记忆 、 识别 、 补给 ，能够根据中央计算机的指令 ， 自动选择弹丸类型 、 装药种类及模块数 （ 模块化装药 ） ，自动装定引信和进行底火自动装填 ， 为制导弹药传递数据 ， 实现任意射角下的弹丸和装药的自动装填和发射，乃至具有遥控供述弹药和实现多发同时弹着打击的能力。弹药自动装填系统不仅仅只是整个火炮武器系统的一个子系统 。 弹药自动装填系统的不同布置方式影响到整个火炮武器系统的总体布局结构 ， 影响到火炮武器系统的人机界面，影响到整个武器系统的可靠性水平，影响到武器系统的总体尺寸和重量 ，影响到武器系统的信息化和数字化水平 ， 影响到武器系统所携带的弹药基数 ， 影响到武器系统的爆发射速、最大射速和持续射速，影响到武器系统的弹药再补给能力 ， 影响到武器系统的发射模式 ， 影响到武器系统的能量消耗等 。 可以说 ， 弹药自动装填系统构成了火炮武器系统威力的重要组成部分 ， 直接影响着整个武器系统的战术和技术性能。
1.1.3 火炮供输弹系统简介火炮供输弹系统是机、电、液、程控一体化的机器手系统，有供弹机、协调器 、输弹机 、 液压系统和控制系统五个子系统组成 ， 可实现火炮任意射角下的全自动装弹和半自动装药 。 工作时 ， 供弹机选择弹丸并向协调器输送弹丸 ； 协调器将弹丸转运到输弹线上；输弹机向炮膛内输弹、输药并将射后药筒推出炮塔外；液压系统为摆弹 、摆药、输弹、输药提供动力；控制系统负责给出全系统的控制信号，控制动作顺序 。供输弹系统有单步和连续两种工作方式 ， 其中连续工作方式为主要方式 。 在连续方式下，无论那一个子系统出现故障，都会导致供输弹系统任务失败。
1.2 虚拟样机 虚拟样机 虚拟样机 虚拟样机 技术及动力学仿真 技术及动力学仿真 技术及动力学仿真 技术及动力学仿真1.2.1 虚拟样机技术简介虚拟样机技术是近些年在产品开发的 CAX 如 CAD 、 CAE 、 CAM 等技术和 DFX 如 DFA（ Design For Assembly ，面向装配的设计 ） 、 DFM （ Design For Manufacture, 面向制造的设计 ） 等技术基础上发展起来的 ， 它进一步融合了现代信息技术 、 先进仿真技术和先进制造技术 ， 将这些技术应用于复杂系统全生命周期和全系统并对它们进行综合管理 ， 从系统的层面来分析复杂系统 ， 支持由上到下的复杂系统开发模式 ， 利用虚拟样机代替物理样机对产品进行创新设计测试和评估 ， 以缩短产品开发周期 ， 降低产品开发成本，改进产品设计质量，提高面向客户与市场需求的能力 [3]。按照美国前 MDI 公司总裁 Robert R.Ryan 博士对虚拟样机技术的界定，虚拟样机技术是面向系统级设计的 、 应用于基于仿真设计过程的技术 ， 包含有数字化物理样机（ Digital Mock-Up ） 、功能虚拟样机（ Functional Virtual Prototyping ）和虚拟工厂仿真（ Virtual Factory Simulation ）三个方面内容。数字化物理样机对应于产品的装配过程 ， 用于快速评估组成产品的全部三维实体模型装配件的形态特征和装配性能 ； 功能虚拟样机对应于产品分析过程 ， 用于评价以装配系统整体上的功能和操作性能 ； 虚拟工厂仿真对应于产品制造过程 ， 用于分析产品的制造性能 。 这三者在产品数据管理（ PDM) 系统或产品全生命周期管理（ PLM ）系统的基础上实现集成。数字化物理样机 (Digital Mock-up,DMU) 解决方案不同于以 UG 和 CATIA 为代表的结构设计软件 ， 不是强调结构上的设计 ， 而是更重视物理样机零部件的形态特性和系统装配特性的数字化检视。 DMU 充分利用镶嵌式的三维零件实体造型技术，以增强对大型系统的快速显示和浏览能力 ， 实现造型 、 装配 、 浏览 、 运动轨迹包络 、 冲突检测等功能 ， 并有效支持协同设计 、 巡航浏览 、 干涉 / 碰撞检测等 。源]自{优尔^*论\文}网·www.youerw.com/ 在与产品数据管理 （ PDM ）系统集成的情况下 ,DMU 能提供有效的方法以保证产品的所有零部件配合良好 ， 并且显示为所设计的形态。国外在这方面领导潮流的公司或产品主要有 Tecoplan 、EDS/VisMock-up 、 Clarus 和 Division 等。功能虚拟样机（ Functional Virtual Prototyping,FVP ）解决方案充分利用三维零件的实体模型和零件有限元模型的模态表示 ， 在虚拟实验室或虚拟实验场的试验中精确地预测产品的操作性能 ， 如运动 / 操纵性 、 振动 / 噪声 、 耐久性 / 疲劳 、 安全性 / 冲击、工效学 / 舒适性等等。在这方面居于领先地位的主要公司 / 产品有 MSC/ADAMS 、LMS/DADS 等。虚拟工厂仿真（ Virtual Factory Simulation,VFS ）解决方案对产品完整的制造和装配过程进行仿真 ， 以解决产品制造和装配过程中的公差 、 机器人 、 装配 、 序列等问题。在这方面突出的公司和产品主要有 Tecnomatix/eMPower 、 Deneb/QUEST 。数字化物理样机 （ DMU ） 、 功能虚拟样机 （ FVP ） 和虚拟工厂仿真 （ VFS ） 联合起来 ，提供了有效的方法实现从实体物理样机向软件虚拟样机的转化 ， 从而有效地支持了虚拟产品开发。1.2.2 机械系统动力学分析与仿真机械系统是指由运动副连接多个物体所组成的系统 ， 系统内部物体之间往往还有弹簧、阻尼器、制动器等力元的作用，系统外部对系统内物体施加有外力或外力矩 ，以及驱动约束 。 如果组成系统的物体全部假定为刚体 ， 这样的机械系统称之为多刚体系统 ； 如果考虑物体的弹性变形 ， 全部物体为柔性体 ， 这样的机械系统称之为多柔体系统 ； 实际中的系统往往是部分物体作为柔性体考虑 ， 其余可以不计其弹性变形的物体假定为刚体 ， 这样的系统称为刚柔混合多体系统 。 在一般的科学研究与工程应用中 ，刚柔混合多体系统和多柔体系统统称为多柔体系统。