RecurDyn坦克火炮药筒自动处理方案设计(2)
1.2 本课题的国内外研究现状
虚拟样机技术
虚拟样机技术（VPT，virtual prototyping technology)是一种基于虚拟样机产品的数字化设计与分析研究方法，在某种产品设计与开发的过程中，虚拟样机技术是将分散的各个零部件设计和分析技术统一并融合在一起，并在计算机中建立起产品的整体三文模型，并针对产品的各种工况进行仿真分析，预测产品的整体性能，进而改进并优化产品的设计与研发，从而能够提高产品的性能与合理性。这种技术是一门综合了多种学科的复杂技术，其核心内容是多体系统运动学、动力学建模理论。虚拟样机技术强专注于系统整体，关注产品全生命与安全周期，对产品进行全面的分析与评估，强调不同领域与机构的虚拟化协同和谐设计设计理念。
其设计流程图如下图所示：
图1.2 虚拟样机设计流程流程图
1.2.3 多体动力学仿真技术
伴随着计算机的快速发展，多体运动和动力分析软件开始普遍在机械设计领域运用开来。现在的多体系统是包括机构、电控、液控等等操作环境的复杂系统。要满足多体系统的多样性、复杂性、精确性的需求，如何更好地运用多体系统软件达成数字化仿真和分析成为了我们面对的巨大挑战。
多体仿真技术的发展可分为三个阶段：前期是以现代计算力学为基础的“多体动力学仿真”阶段；近期扩展到于结构、控制和优化结合的“多体系统仿真”阶段；目前正走向结合机-电-控与多物理场的“多体产品仿真”阶段。
多体动力学由前期的多刚体系统的一般理论建模原理及方法发展进入更广泛更深层的问题人们的研究重点也转入多体间的接触、碰撞及摩擦等对多体系统动态特性的影响方面。对于火炮动力学的研究若采用之前的动静法和Lagrange法会导致由于受力分析与求解系统动能非常繁琐的问题，因为上述两种方法只适用自由度较少的简单系统。多体动力学研究方法的诞生，使得上述问题得以解决。其能通过自动消除约束反力，从而在微分方程自由平等的机构数度，不需要求取系统的动力学函数，因此其计算机CPU所消耗的时间比其他方法要少，提供了一种简便的解决空间多体系统动力学的求解方法。自动武器动力学仿真可以从三个途径来建模分析:第一是采用多刚体动力学理论，另一种是根据结构力学理论既有限元法建模，第三种是采用刚柔耦合、柔体动力学理论。有限元建模的缺点是计算量大，优点是可以有效的求解动应力和动应变的问题；多刚体模型的优点是简单应用，缺点是只能描述刚体运动而不能描述柔性运动；柔性多体系统动力学的方法优点是能对模型进行详细地描述，同时可以容易的处理大位移运动和非线性问题。
在本课题中，我们选用选用Recurdyn软件进行抛壳机构的多体动力学仿真。
1.3 论文研究概述
1.3.1 论文要研究和解决的问题
为使坦克火炮中的弹壳实现自动通过推动及侧抛，传输到集中地方，传统方式都是由人工来解决，这样大大消耗了人力与时间，而且对于弹壳的回收困难。同时火炮退膛后弹壳在落地的过程中，会出现多次与地面反弹现象，反弹的速度及高度足以伤害作战人员。为了解决上述问题以及实现火炮供弹与弹壳回收的流水线式，本课题需要着重解决火炮弹壳自动化回收装置的设计。改变以前弹壳随地抛出，之后由人员进行手工回收的低效率方式，同时也保证了人员的安全性，为实现火炮的整体全自动化提供了可行性参考。
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