虚拟样机在自动武器中的应用20140609

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1、虚拟样机在自动武器中的应用1引言虚拟样机技术综合了多种先进方法和技术，因其在缩短产品的研发周期、降低成本以及提高企业效率等方面起到了明显推动作用而得到快速发展。从我国目前的情况来看，虚拟样机技术主要在武器装备制造业和汽车制造业中应用较为广泛，但也只停留在初步应用阶段。在该技术中，工程设计人员将利用CAD系统提供的各类零部件的几何信息和物理信息，并定义各零部件的连接关系从而实现整个机械部分的虚拟装配，同时集成系统中相应的电机及控制模型等等，从而建立一套完整的受控机械系统的虚拟样机。在此基础上，利用各种分析仿真

2、软件模拟系统在各种虚拟环境中的运动，并对其在各种工况下的运动规律和结构件的受力情况进行仿真分析，观察并试验各系统中零部件之间的相互运动关系及受力情况。与此同时，还可以方便地在计算机上修改设计模型，仿真试验不同的设计方案，对整个系统进行不断优化改进，直到获得最优化设计方案以后，再做出物理样机。而作为虚拟样机分析软件的杰出代表，机械系统动力学自动分析软件ADAMS(AutomaticDynamicAnalysisMechanicaISystems)已经被世界各行业许多主要制造商采用，占据了机械系统动态仿真软件5

3、1%的市场份额。在武器装备制造业中，ADAMS广泛应用于武器零部件设计与优化、整体性能分析评价与预测、新技术开发以及制造。本文首先对机械系统的虚拟样机技术的支撑环境及关键技术做初步探讨，然后对其在自动武器研究中的应用进行拓展，最后进一步对虚拟样机在自动武器中的应用做一展望。2虚拟样机在机械系统应用的探讨2.1ADAMS软件简介ADAMS是由MDI公司开发出来运用于机械系统动力学及运动学的仿真软件。后来被MSC公司收购，成为MSC众多软件家族的一员。ADAMS中采用了拉格朗日第一方程建立了机械系统量坐标动力学

4、微分——代数方程，这种解法稳定性好，尤其对刚体动力学问题特别有效，它能够对机械系统分别进行静力学和动力学仿真，输出机构的运动轨迹曲线、速度曲线、加速度曲线以及作用于各部件上的力。ADAMS软件的最基本的三个模块：ADAMS/Solver、ADAMS/View和ADAMS/Processor。2.2机械系统虚拟样机的支撑环境为高效支持虚拟样机的开发，其支撑环境应具备下列特征：（1）提供一个集成的、开发的建模环境，在该环境下，可以顺利地实现产品中各子系统基于参数化设计的数字化模型的建立；（2）提供一个开放的、准

5、确高效的各种仿真分析平台，在该平台上可以对任何复杂机械系统进行基于多体动力学与动力学仿真分析、控制规律的仿真分析及整个产品的功能与性能的仿真分析等；（3）提供一系列可用于样机中各种不同参数的优化设计数据往返通道，从而实现数字化样机在不同层次上的优化设计；（4）提供一个集成的、开放的且能与上述环境或平台进行数据互访的数据库，从而实现数字化样机在全生命周期内的开放性，以最大限度地提高所建样机的可操作性。2.3机械系统虚拟样机的关键技术（1）虚拟样机数据格式转换标准及信息集成技术支持建立柔性的协同设计、仿真环境、

6、实现信息共享与重用，不同的应用系统之间的互操作与信息重用，不同学科/应用领域信息的无缝集成。主要包括信息模型的提炼与描述技术的研究、信息模型的操作等；（2）复杂产品虚拟样机建模工具技术通过给用户提供一个逻辑上一致的、可描述产品全生命周期相关的各类信息的公共产品模型描述方法，支持各类不同模型的信息共享、集成与协同运行，实现不同层次上产品外观、功能和特定环境下行为的描述与模拟，支持模型在产品全生命周期上的一致表示与信息交换和共享，实现在产品全生命周期上的应用。主要包括复杂系统的建模技术研究、复杂模型系统组织、管

7、理技术的研究等；（3）系统协同仿真平台技术主要解决由不同工具、不同算法、甚至不同描述语言实现的分布、异构模型之间的互操作与分布式仿真问题，以在系统层次上对虚拟产品进行外观、功能与行为的模拟和分析活动。系统协同仿真技术是实现虚拟样机引擎的核心。主要包括高层建模技术的研究、复杂系统协同建模技术的研究、分布式仿真技术的研究等；（4）复杂产品虚拟样机管理平台技术复杂产品虚拟样机工程已成为一项复杂的系统工程，涉及大量的数据、模型、工具、流程及人员，复杂产品虚拟样机管理技术支持实现高效组织和管理，使其优化运行，在正确的

8、时刻把正确的数据、方式传递给正确的人，实现信息集成和过程集成。主要包括虚拟样机开发流程的建立等；（5）产品虚拟样机概念设计和性能评估工具技术将产品的设计开发向系统前期规划和后期性能评估两头延伸。通过对建立各种高性能的仿真系统的虚拟样机，在产品前期规划阶段就重视产品的概念设计和总体性能指标的论证，考虑到后期的使用与整体性能的评估。主要包括综合仿真环境的开发实施技术的研究、虚拟样机的性能分析与评估技术的研究等；（6）