混凝土路面的影响领域车辆地板到导弹发射过程

文摘

承载力的概念和评价指标分析了混凝土路面领域层。为了得到混凝土面板的破坏过程,其张力和压缩损伤因素派生,和一片层结构动态模型与混凝土损伤本构关系是建立在有限元分析的基础上,和厚度和杨氏模量的影响混凝土面板的车载导弹发射比较分析。

1。介绍

导弹发射是整个发射过程的一个重要组成部分,大负荷的特点和较短的时间。严重的振动发生在发射平台上弹射的联合效应影响下的负载和灵活的支持,具有重要的影响导弹的初始扰动。过度的初始扰动会使羽流影响发射筒外侧,当导弹发动机被点燃,在极端条件下发射平台造成损害。因此,研究影响发射效果所需的发射设备和领域层的耦合效应。

垂直圆柱体的拉伸和压缩效应被认为是,和主要动力负载发射过程进行了讨论,包括脱模力、附加载荷和接触力。灵活的效果与字段的发射动力学模型成立,发射动力学的仿真分析,和混凝土面板厚度和弹性模量的影响,详细讨论了启动效应。

2。承载能力的概念和评价

在选择车载导弹发射领域层,主要是确保现场地板不会损坏从访问位置后疏散整个启动过程完成;其次,不能过多,以避免沉降倾斜发射设备。领域层承载能力的评价应该关注安全的导弹发射和临界状态(极限状态)。领域层承载能力极限状态的国家当路面结构应力超过材料强度,然后损坏或过度变形影响发射过程。

自1960年以来,Losberg和其他发达国家的理论极限承载力的混凝土路面结构屈服线理论的基础上(1]。nina Meyerhof 1963年,提出了极限承载力估算方法的硬质塑料盘子上弹性基础(2]。

损坏的地板厚度有关,材料的结构层和层之间的条件和负载。刚性混凝土地板,混凝土表面层承担主要的负载。从应用加载到破坏过程层完全可以分为四个阶段3),如图1。路板的极限承载力计算nina Meyerhof提出的第三阶段的小组工作,即极限载荷时,顶面似乎有一个环形裂纹。所有的线弹性模式计算了面板的第二阶段工作,当第一个径向裂纹发生在面板的底部(3]。

阶段1:应用负载P。路面板上的应力不超过它的极限强度。面板处于弹性状态。停止加载后,恢复路面面板。

阶段2:增加负载P逐渐。核心部分的弯曲拉应力的路面板达到弯曲抗拉强度首先,和径向裂缝发生在这部分。然后,负载应用于面板称为屈服载荷 ,可视为弹性阶段的最大负载。

阶段3:负载不断增加。首先生成的裂纹开始扩展和延伸,同时更多的径向裂缝出现,扩展径向从面板的中心,直到弯曲拉应力产生的最大负力矩b的位置与距离的中心。

第四阶段:随着荷载继续增加,裂缝越来越大。直到面板剪沿裂缝和下沉,面板是完全摧毁。

我们可以看到从路面面板的破坏过程,是面板底部的中心裂纹首先,其中首先到达弯曲抗拉强度的压力。确保现场地板不会损坏发射期间,弯曲拉应力应监控。因此,面板底部的弯曲拉应力应表达承载能力的指标之一。邓和陈3)定义了路面结构的极限承载能力的路面偏转严重故障状态。路面偏转实质上包含了每一层的复合变形路面结构,描述路面层抵抗垂直变形的能力,反映了路基路面结构的整体刚度,考虑到偏差评估可以帮助防止过度导致沉降变形的地板上。总之,为了防止地板的整体地板表面的开裂和过度变形,弯曲拉应力的中心领域地板的底面和顶面偏转的定义评价指标。

3所示。启动过程的动态分析

3.1。刚度计算液压缸

装配到位后,积极的和消极的压力室的油缸都是处于关闭状态。液压油通常被认为是不可压缩的,但其压缩性不容忽视如果有伟大的动载荷。

有两种情况下的启动过程中液压缸,拉伸和压缩状态。在拉伸状态下,阻力主要是接触力由于活塞缸之间的间距。在压缩状态下,活塞杆移动到正压室,和石油的压力下产生阻力。然后,安装汽缸函数作为一个非常大的弹簧刚度和阻尼,如图2。

粘性阻尼系数与液压油的选择。活塞的粘性阻尼系数是作为250 N·s /毫米基于装配过程的仿真验证研究的大规模设施(4];等效液压刚度计算(5,6] 在哪里水力压缩的有效面积,油室的体积,是液压的弹性模量,通常作为750 MPa。

根据房间的有效面积和体积,每个阶段的等效刚度计算为3.9×10⁷N / m, 3.96×10⁷N / m, 4.02×10⁷N / m和4.08×10⁷N / m。

安装液压系统由四个液压缸,所以活塞与气缸之间的弹簧阻尼器添加模拟时液压缸的压缩建立动态模型。

3.2。动力荷载

车载导弹使用隔音材料喷射模式在这个研究。在发射过程中,导弹的主要动机是弹射装置的弹射力和适配器和罐之间的影响力量,和主要动机启动设备遭受额外的负载自适应生成的基础,碰撞力,力的耦合的地板上。

3.2.1之上。弹射力

的弹射力提供的导弹发射器,由单向模拟力亚当的身体。它的大小是 在哪里在每次实验测量气体压力,如图3;底部的有效面积的导弹。

3.2.2。额外的负载自适应的基础

弹射动力系统采用自适应基气体弹射系统。在发射之前,自适应基悬浮在距离发射领域。启动期间,扩张和变形发生在高压气体的作用,然后基本与地面接触,传递反冲力地面通过自适应基地。然而,并不是所有的气体压力传输到地面。有一个负载作用于发射筒的一部分,被称为额外的负载。额外的负载是一个输入参数模拟弹射过程和启动效应有显著的影响。也是一个重要的输入参数设计发射筒和初始容器室。自适应的结构如图4。

目前,额外的负载测量相结合的空版本测试压力增加的初始室(7];没有成熟的附加载荷的理论计算方法。有限元法用于计算在这个研究。使用有限元分析软件模拟自适应基地的扩张及其场发射条件下地板接触过程。然后,我们整合的上端面上的拉应力基地获得额外的负载。

自适应基材是由绳和橡胶复合,内部和外部的表面是橡胶材料厚度为0.5毫米。其内部积层板结构的部分是15层±45°交替层。橡胶材料本构模型模拟的有限元分析提供的杨紫琼,模型参数的参考价值的文献[7]。绳的弹性模量作为767 MPa (8]。S8R单元用于离散基地,和犹太人的尊称单元模拟了增强的橡胶绳,根据表建立结构的动力学模型1。有限元分析/明确的显示解算器是用于计算;采样频率是10赫兹。在有限元分析建立的有限元模型如图5。由于某些附加载荷的波动,这是可以用多项式拟合,计算结果如图所示6。

3.2.3。接触力

在整个发射过程中,适配器将接触筒;因此,有一个请求建立联系这两个实体之间的关系。适配器将泡沫和玻璃纤维复合材料罐。接触亚当斯推荐的参数选择如下:

接触刚度是3.8×10³N / mm;阻尼系数是1.52 N·s /毫米。

力函数指数是2;最大穿透深度是0.1毫米。

静态摩擦系数为0.13;动态摩擦系数是0.09。

静态摩擦转换速度是0.1毫米/秒;动态摩擦转换速度是10毫米/秒。

3.3。计算结果和分析

根据上述过程,柔性多体动力学模型建立了车载导弹武器系统在亚当斯,如图7。

3.3.1。启动过程的动态分析

导弹发射过程领域的基本结构层模拟,获得导弹的速度,动态响应的液压腿,罐上的振动,导弹和其他启动的初始扰动的影响。

为了描述导弹武器系统的动态特性在装配和发射的过程中,下面的坐标系统设置。

全球坐标系统是一种惯性坐标系OXYZ并与大地连接。原始点位于基准坐标系的原点车辆装配的三维建模Pro / E。轴x点前面的车辆和轴y垂直于磁场的方向。轴z是由右手定则决定。

测量坐标系统为一体的坐标系统 , ,52组件的编号。坐标系统的原点位于相应的中心组件,每个轴的初始方向与惯性坐标系一致。

导弹使用垂直发射模式下,角位移的导弹惯性坐标系x- - - - - -,y -,z设在被定义为偏航角 ,螺旋角 ,和横摇角 。导弹的角速度在惯性坐标系x- - - - - -,y- - - - - -,z设在被定义为偏航角速度 ,距角速度 ,和辊角速度 。

仿真结果如下:

图8是一条曲线显示了导弹在发射过程中质心的速度。图9的角速度曲线展现出导弹,偏航和滚动方向。观察动画模拟的过程,可以看出,目前导弹,发射筒是1.063秒。根据图8,导弹离开筒的速度是25.49米/秒,最大速度是26.6米/秒,0.939对应的时间。前的信息显示,导弹完全离开罐,其弹射力不足以克服自身重量和摩擦的适配器,那么导弹开始减速。它完全从罐后,导弹由于自身重力使统一的减速。

我们可以看到在图9导弹滚转率几乎为零;的偏航率很小,最大只有0.047度/秒;场上角速度变化显著。共振曲线的形式显示,导弹在往复移动方式。球场的最大角速度约为1.06度/秒和0.43度/当导弹离开罐。导弹的俯仰运动的暴力而偏航和滚动运动是轻微的。原因如下:搭弹射发射模式,对下面的支点和额外的负载启动臂形式申请罐,使罐做推销“弯曲”耦合效应下的地板上,然后导弹筒内移动后。也显示在图9、导弹离开罐后熊只有重力,它将继续旋转的角速度的那一刻起,它就在罐,这是不良的点火导弹。

图10显示了振动速度在X, Y,和Z方向的顶部发射筒顶部的中心;振动位移的X, Y,和Z方向如图所示11。x设在指向正确的车辆的前面,z设在垂直于地板上,点向上,和y设在由右手定则决定。

这显然是如图10这几乎没有罐在Y方向上的振动,这是符合法律如图9。在Z方向,罐有一个小幅度上升运动,这是一个反映了车辆的整体“反弹”由于发射平台,不再熊离开后导弹的质量。从Z方向的变化,可以看出反弹运动基本上停止之后 年代,运载火箭仍然固定在Z方向。在X方向上,发射筒总是在振动状态下启动。当振动在Y方向图10与纵摇角速度在图吗9,两条曲线几乎是相同的,这也进一步解释说,在发射过程中,导弹的俯仰运动是由发射筒的间距,和周围的环适配器导弹在缓冲有显著的影响。

观察X方向图的曲线11可以看到,它的振动发射筒逐渐减弱,最终维护了一个前锋抵消约23毫米。原因是发射筒不再承担的重量导弹和导弹发射后反弹。

正常的接触力、纵向和切线方向图所示12- - - - - -14,分别。我们可以看到在图12,前方和后方的支持力量的腿是不一样的在模拟的初始时间开始之前,导弹位于后方的车辆在垂直状态,向后发射平台的重心转移。后腿的支持力量值的变化表明,导弹开始加速运动 年代弹射力增加导弹的重量;当 年代,基地的导弹发射筒的分离和脱模力下继续加速。在此期间,力应用于发射导弹的车辆逐渐减少,使前后腿逐渐回升。当发射平台不再熊导弹的重量,整个平台的重心前移大大开始投球的惯性力。这一事实说明了前、后0.1年代之间的交替接触力的前方和后方的腿。导弹离开筒后,发射平台的振动逐渐变弱,直到它停止由于本身的阻尼效应和地板,和力在球场上前后地板的腿是1.84×10⁵N和1.4×10⁵N,分别。

从数据13和14,可以看出,在导弹发射的过程中,有一些在经度和横向振动方向的发射平台,而逐渐减少,直到导弹出筒。我们可以看到在振动振幅的比较图12在纵向方向,最大接触力为1840 N,和外侧的最大接触力为1687 N,说明的主要垂直振动平台在发射过程中由于发射平台遭受了什么主要是竖向荷载包括导弹的重量、摩擦引起的弹射,和额外的负载;和经度负载主要是被动摩擦地板的字段。

3.3.2。混凝土表层厚度对发射的影响效果

路面板厚度是一个重要的参数来描述高速公路的机械性能,影响路面的支持刚度在某种程度上,导致对启动过程产生重大影响。因此,有必要探讨影响导弹发射过程中混凝土板厚度。初始扰动的导弹和发射平台的振动机械行为启动动态主要关注,也反映了主要参数启动效应。所以这两个参数在不同面板厚度的变化主要是分析。假设表层的厚度是50毫米,100毫米,150毫米,200毫米,为方便分析,这四种厚度的模拟是为了定义为厚度1,2,3,4,和厚度4作为参考进行比较研究,结果如下。

图15显示了导弹在不同表面的曲线层厚度,曲线是几乎相同的,和他们的最大速度都是26.6米/秒;表2显示表面厚度的影响平均速度和最终速度,解释说,混凝土表面层没有影响导弹的速度离开罐。

场上角速度和导弹的俯仰角度,分别在数字16和17在不同的表层厚度。曲线显示,球场角速度和导弹的俯仰角度不同的表层厚度是不一样的。目前,导弹离开罐,音高角速度在厚度1,2,3,4 = 0.819度/秒,0.756度/秒,0.486度/ s,分别和0.453度/秒。与厚度4相比,角速度厚度1,2,3增加80.80%,66.89%,和7.30%,分别。螺距角0.235度、0.228度、0.207度和0.197度,增加19.30%,15.70%和5.10%,分别比厚度4。厚度,厚度1、2和3可以减少75%,50%,和25%相比,厚度4,分别。在上面的数据中,可以看出球场角速度和角当导弹离开罐增加与减少表层的厚度,但没有重大比例关系。

数据18和19显示发射筒的垂直速度和位移曲线上不同的表层厚度,分别。数据20.和21显示曲线的纵向速度和位移不同表层厚度、发射筒上的分别。

3.3.3。影响发射表层混凝土的弹性模量的影响

混凝土的弹性模量的影响小组启动效应是这里讨论。基于基本字段楼结构,面板的弹性模量为10000 MPa, 20000 MPa, 30000 MPa, 40000 MPa进行发射动态模拟。计算如下。

图22显示曲线的导弹速度在不同弹性模量的表层,从这可以看出,曲线几乎是相同的,和最大速度26.60米/秒;杨氏模量的影响平均速度和最终速度可以从表3,说明混凝土的弹性模量的表层地板对导弹的速度没有影响,当离开罐。

数据的曲线23和24显示沥青角速度和角向位移的导弹在不同弹性模量。可以看出,球场角速度和导弹在不同弹性模量的角度也是不一样的。当离开发射筒,球场角速度在不同弹性模量是0.559度/秒,0.496度/秒,0.393度/秒,0.321度/秒;和角向位移是0.218度、0.209度、0.187度和0.177度,分别。进一步的计算显示模1、2、4和3与模量相比降低了75%,50%,和25%,分别。导弹的音高角速度当离开罐增加74.10%,54.50%和22.40%,而球场角位移增加23.20%,分别为17.50%和5.60%。从上面的数据可以看出,球场角速度和角位移的导弹离开筒弹性模量的增加与减少的表层,在场上角速度和弹性模量大约在比例关系。

数据25和26显示曲线的垂直速度和位移的发射筒在不同弹性模量最高。数据的曲线27和28显示发射筒的纵向速度和位移在不同弹性模量最高。从上面的四个图形中,没有重大变化的垂直和纵向运动罐前随着弹性模量的增加,曲线是几乎相同的。在最后一节,表层的厚度有一个更大的发射平台的振动影响。

它可以得出弹性模量影响较小的配角领域层与表层的厚度。

4所示。结论

汽车导弹在发射过程中不依赖领域地板,最好选择路面厚度超过20厘米的表层为目的的工作减少启动时的初始扰动。与表层的厚度相比,它有一个小的弹性模量影响配角的地板上。因此,当选择混凝土路面作为地板,表层的厚度应考虑优先级,其次是弹性模量。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

引用

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