履带式装甲车辆车体疲劳寿命预测仿真研究.pdf

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1、第28卷第6期计算机仿真2011年6月文章编号：1006—9348(2011)06—0013一05履带式装甲车辆车体疲劳寿命预测仿真研究尚其刚，王红岩，杨涛，马伟标(装甲兵工程学院机械工程系，北京丰台100072)摘要：装甲车辆薄壳车体的疲劳寿命是车辆维修性和保障性的重要指标，关系到车辆的使用安全性。针对明确预测装甲车辆薄壳车体的疲劳寿命主要依因素，传统采用试验方法周期较长、费用高且不准确。为解决上述问题，提出一种基于虚拟样机技术的新方法。先建立装甲车辆的刚一弹耦合动力学模型，然后提取任务剖面内各工况下车体薄弱部位动态载荷时间历程

2、，并按照任务剖面编制载荷谱。采用名义应力法对车体的疲劳寿命进行预测。预测结果与车体疲劳寿命统计资料基本相符，证明了所提方法的可行性。研究成果为科学地制定车体维修保障标准提了供理论依据。关键词：疲劳寿命；预测；薄壳车体；虚拟样机技术；仿真中图分类号：TJ811文献标识码：AResearchonSimulationofPredictingFatigueLifeofTrackedArmoredVehidesHullSHANGQi—gang，WANGHong—yan，YANGTao，MAWei—biao(DepartmentofMecha

3、nicalandEngineeringofAcademyofArmoredForceEngineering，Beijing100072，China)ABSTRACT：Thefatiguelifeofthin—skinnedarmoredhullisanimportantindexforthevehicle’Smaintenanceandsupportability，whichisdirectlyrelatedtothedrivingsafety．However，thecurrentpredictionmethodoffatigue

4、lifeisvehicletest，whichusuallyspendsmuchtimeandhiIghcosts．Inordertoovercometheshortcoming，anovelpre-dictionmethodoffatiguelifebasedonvirtualprototypetechnologyisproposed．First，arigid—flexiblecouplingdy-namicmodelofthearmoredvehicleisestablished．Thenthedynamicalstresst

5、imeprocessoftheweakareaofthehulliscollectedineachemulationaltasksectionandtheloadspectrumofallthetasksectionsareconstructed．Final-ly．thenominalstressmethodisappliedtopredictthefatiguelifeofthehull．ThepredictedvaluesCanmatchthesta-tisticdataofcrackofhull．Theresearchres

6、ultswillgivetheoreticalsupportforestablishingascientificmaintenancesupportstandardofvehicles．KEYWORDS：Fatiguelife；Predict；Thin—skinnedhull；Virtualprototypetechnology；Simulation1引言装甲车体用以安装武器、弹药及其它所有机件、载乘人员，并承受由地面激励引起的冲击载荷，是装甲车辆的基础结构。近年来，某现役轻型装甲车辆在使用过程中陆续出现车体裂纹，车内支架断裂等问

7、题，严重影响了车辆的正常使用。为减轻自重，轻型装甲车辆通常采用薄壳车体，车体结构跨度大、变形大。统计资料表明，疲劳与断裂是车体失效的主要形式。对于车体疲劳寿命研究，目前的方法主要是通过实车试验或者对现役车辆车体技术状态进行监测统计，这两种方法均存在研究周期长，费用和成本高等弊端。收稿日期：2010—03—23修回日期：2011—06—08随着现代履带车辆行驶理论和多体动力学理论研究的不断深入，建立虚拟样机模型通过计算机仿真的手段对装甲车辆车体疲劳寿命进行分析预测具有高效、节约和可重复性好等优点，是履带车辆系统分析与设计的一条捷径。

8、为研究薄壳车体疲劳寿命，论文建立了某型履带式装甲车辆的刚一弹耦合动力学模型，利用有限元分析技术通过虚拟试验确定车体的薄弱部位，提取车体薄弱部位的应力时间历程，并编制任务剖面内车体载荷谱，最后根据材料的疲劳特性，预测车体出现裂纹所经历的寿命里程。2整