炮艙結構在沖擊載荷作用下的振動特性分析.pdf

1、炮艙結構是指航炮與機身連接處及其附近區(qū)域的機身結構段。在飛機的飛行使用過程以及航炮發(fā)射過程中，炮艙結構的受力情況較為復雜。炮艙結構不僅受到飛機飛行過程中由于發(fā)動機工作、空氣動力作用等因素引起的各種不規(guī)則的振動載荷，還要受到航炮發(fā)射的劇烈沖擊載荷。為了使炮艙結構的設計能滿足飛機結構設計準則，滿足炮艙結構動強度的要求，有必要對炮艙結構的振動頻率、模態(tài)以及炮艙結構在沖擊載荷作用下的動態(tài)響應進行深入的研究。 本文以某飛機的炮艙結構為研

2、究對象，將CATIA中的炮艙結構幾何模型通過接口程序導入．ANSYS有限元結構分析軟件，將復雜的炮艙結構簡化為由薄殼單元、梁單元和少量三維實體單元組合而成的有限元模型。簡化過程中，將炮艙結構中厚度相對較小的蒙皮、腹板、油箱底板、航炮擋煙板和梁上的一些挖削成型的面簡化為薄殼單元；將腹板、蒙皮等結構上的邊框和加強型材簡化為梁單元；梁上的一些形狀不規(guī)則的體塊和主要的承力部位采用三維實體單元。 運用Lanczos算法對炮艙結構有限元模

3、型進行模態(tài)分析，得到炮艙結構前20階的固有頻率和振型，分析前6階頻率下炮艙整體結構以及炮梁的振動特點。結果表明，整體炮艙結構振動符合一般縱向殼體結構振動的普遍特點，但是由于其結構的復雜性，又表現(xiàn)出較多的局部振動特征。LSF-0412-20、LSF-0412-30框以及LSF-0412-11-y、LSF-0412-11-z兩塊油箱底板在炮艙結構的彎曲、扭轉振動中，都存在較大位移的局部振動，是炮艙結構中最容易導致破壞的區(qū)域。 利用

4、LS/DYNA顯式動力學分析軟件，計算出在航炮沖擊載荷作用下炮艙結構模型中各單元的應力大小和節(jié)點位移。加載的沖擊載荷為模擬成三角波形的23-3航炮30連發(fā)后坐力沖擊載荷譜。對計算結果分析可知，在航炮沖擊載荷作用下，LSF-0422-3梁，尤其是螺栓孔附近區(qū)域會產(chǎn)生較強的扭轉振動，其動應力和位移都較大，容易引起梁的扭轉破壞；左側油箱底板與進氣道相連接部位加強型材的正應力和切應力值都比較高，可能超過連接處鉚釘極限強度而導致破壞；左側油箱底板