3。4  一端输入—端输出空间振动刚体的传递矩阵 9

3。5  空间振动梁的传递矩阵 10

4。 自行火炮总传递方程和总传递矩阵 12

4。1  自行火炮系统状态矢量 12

4。2  自行火炮系统总传递方程 12

5。 自行火炮系统特征方程和振动特性 16

5。1  自行火炮系统特征方程 16

5。2  自行火炮参数 17

6。 自行火炮系统振动特性仿真 20

6。1  自行火炮固有频率仿真 20

6。2  联接刚度对自行火炮固有频率的影响仿真 22

结 论 23

致 谢 24

参 考 文 献 25

第 II 页 本科毕业设计说明书

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1 绪论

1。1 课题背景及意义

发射动力学主要是从力学的角度对武器系统进行研究，以达到控制系统运动规律的目的。 发射动力学虽然是一门发展较晚的学科，但是在现阶段的研究领域内，科研工作人员对其给 予了热切的关注[1]。

武器系统的振动特性是发射动力学研究中的重要内容，因此振动特性的研究对于发射动 力学来说至关重要。坦克自行火炮系统的射击精度等动态性能与其自身的振动特性有很大关 系[2]，准确计算频率分布是研究火炮动态性能的前提。所以对于武器系统是否能够具有良好 动态性能，保证固有频率的合理分布是其先决条件。

能够在得到火炮系统的频率和振型的基础上，分析地面联接刚度对自行火炮振动频率的 影响，全面了解并且掌握控制自行火炮的振动特性，为自行火炮设计精度和动态性能的提高 奠定了基础。因此，国内外对于火炮振动特性的研究极其重视，是科研和学术会议的重要专 题[3]。

对于武器系统振动特性的计算方法，目前主要有有限元法和模态分析法以及结构模态综 合法[2]。多体系统传递矩阵法可以快速计算自行火炮系统特征值，解决了含有多个刚体和弹 性体即刚弹耦合的复杂多体系统的一系列难题。

为了能够方便地建立自行火炮的动力学模型，在多体系统法中，将复杂的耦合系统看作 由多个部分组合而成的刚弹耦合多体系统，并且各个部分按照一定方式铰接组成。将整体划 分成部分，从而再使用多体系统传递矩阵法计算各个部分的传递方程，总的传递方程可由各 个部分得到，使复杂问题简单化。

对于自行火炮特征值的计算问题，多体系统传递矩阵有许多优点，它实现了动力学分析 的高度程式化，解决了刚弹耦合系统难以用经典模态问题分析的难题。对于刚弹系统的特征 值问题，因为受到耦合作用的影响，特征值计算的结果非自共轭。因此系统的阵型函数不具 有正交性[4]。所以，用以往的经典方法，很容易出现计算量大，容易发生病态的问题。

多体系统矩阵法能够解决这一问题的关键在于将整体分为部分研究，这样能够使得问题 简单化。对于自行火炮系统，可以把整个系统按照其特性组成，分为各个部件的组合。自行 火炮总的传递矩阵为各个部分的相乘[5],因为不需要对“绞”进行特殊处理，而是把它与“体”视 为同等地位，因此降低了系统矩阵阶次的同时，又简化了处理过程[6]。因此，这一方法，为 中外所普及。