铝合金车体抗冲击能力的动态有限元仿真

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1、第30卷第1期兵工学报Vo1．30No．12009年1月ACTAARMAMENTARIIJan．2009铝合金车体抗冲击能力的动态有限元仿真杜志岐，邵朋礼(中国北方车辆研究所，北京100072)摘要：在满足结构强度要求下，严格控制车体重量是空降特种车辆总体设计中需要把握的重要设计准则。通过试验研究简化了着地冲击过程仿真，建立了铝合金车体和焊缝的有限元模型；采用大位移、非线性、动态有限元方法，对于车体着陆过程进行了瞬态有限元结构强度分析和模态分析，得到了不同着陆状态下，车体位移、应力和应变的瞬态分布结果；验证了该有限元模型和分析方法的有效性，为车体结构的优化设计提供了

2、可靠依据。关键词：机械设计；装甲车辆；铝合金车体；着地冲击；有限元方法；动态有限元分析中图分类号：TBl15文献标志码：A文章编号：1000—1093(2009)01—0001—04DynamicFiniteElementSimulationoftheAluminumAlloyHullatLandingDUZhi—qi，SHAOPeng—li(ChinaNorthVehicleResearchInstitute，Beijing100072，China)Abstract：ItisthemostimportantR&Dcriteriaforairbornearmored

3、vehicletooptimizethehul1structureassuredofbothstrengthandweightcontro1．Thestructureanalysissimulationdependsonthedataofvehicleairbornetest．Thefiniteelementmodelforthealuminumalloybodyanditsweldediointwasbuilt．Thelandingprocessofthevehiclewassimulatedbydynamicnonlinearfiniteelementmetho

4、d．Thetransientresultsofdisplacement，strainandstressundernormal，worseandworstair—dropconditionswereobtained．Thesimulationresultsareinagreementwiththeactualexperimenta1data，indicatingthatthefiniteelementmodelandthesimulationmethodarecorrect．Theimproveddesignforthebodystructureisprovided．

5、Keywords：mechanicaldesign；armoredvehicle；aluminumalloyhull；landingcrash；finiteelementmethod；dynamicfiniteelementanalysis0引言阿fJ性接触碰撞。最大的着地冲击载荷发生过程2)中。空投型轻型特种车辆空投着陆时，着地冲击是在空投着陆过程中，车体的受力工况复杂且随解决该型车辆轻量化问题的重要限定条件。并且，时间变化，采用动态有限元分析ll可以计算出冲击进行各种条件下实车着陆过程试验研究是不现实过程中任意时刻的位移和应力，比静态分析更符合的，需通过铝合金车

6、体抗冲击结构强度分析得到结实际。论。1着地过程受力分析车辆着陆包括两个过程：1)气囊着陆并开始起缓冲作用；2)气囊作用过程结束，车体与地面发生近在对空投着陆过程进行瞬态有限元仿真时，有收稿日期：2007—04—29作者简介：杜志岐(1965一)，男，研究员级高级工程师。E—mail：duzhiqi@noveri．com．cn2兵工学报第30卷两个问题需要简化处理：1)气囊问题。空投系统的装甲板本体强度的70％．气囊和车体先后着陆相互作用的问题属于复杂的固建立车体有限元模型：1)定义材料属性：铝合金体流体耦合问题_2J。伞降系统的气囊是一组在降车体材料属性定义为各向同

7、性、线性、与温度无关。落过程自然充气膨胀的口袋，着地时，靠气囊底板与杨氏模量E=70000N／mm；泊松比=0．32；密度地面间的接合使气囊密闭，其作用效果受地面不平P=2．7×10Ton／mm；阻尼C=0．001；2)选取单度影响较大。实车试验中，部分气囊失效时，着地冲元类型：考虑到铝甲板厚度和各支座等细小实体结击加速度会增加150％以上；2)土壤问题。土壤是构，采用实体单元Solid92与Solid45；3)划分网格：具有弹塑性的，使用土壤的弹性模型，将使问题过于采用了自由网格和映射网格混合划分。该车体有限简化。广泛应用的土壤的弹塑性本构模型，普遍采元模型，