文档介绍：架子的动态冲击载荷分析
周昌盛

中国兵器工业集团第 203 研究所

如图 1 所示,为初步设计的架子和回转台、液压缸等部件在的 Motion 模块中建立的刚柔多
体装配模型。装配模型中架子采用柔性体,要对其进行在冲击载荷下的刚度、强度分析,除架子之外的其
他部件都采用刚体模型。

图 1 刚柔多体装配模型

冲击试验载荷条件:冲击脉冲波形为半正弦波,冲击峰值加速度为 20g,脉冲持续时间 11ms,除样品
有特殊要求外,试验应沿试验样品的二个互相垂直轴的四个轴向的每个方向施加三次(共 12 次)冲击。
每组筒子质量为 300kg,四组筒子和架子质量一起产生的冲击力均匀分布在其四个固定座上。
在此冲击载荷下,如图 1 所示架子后端两个支撑通过铰链与回转台连接,在行驶状态时前端两处与回
转台固支,因为冲击试验模拟的是行驶状态时的冲击,故在边界条件中也将此两处与回转台固支,另外架
子还通过铰链与两个发射时起鼎升支撑作用的液压缸连接。冲击力加载条件如图 1 所示,在 motion 模块中
以用户自定义弹簧力的方式加在每个固定座上,其加载曲线如图 2 所示。
图 2、冲击载荷加载曲线

如图 3 所示,为某瞬时架子在冲击载荷下的变形云图,因为变形云图随着加载时间的变化而不停的变
化着的,所以在这只抓取了某一瞬时状态的变形云图,但整个冲击过程中架子的变形区域分布是一致的,
只是大小不一样而已。云图中红色区域表示变形较大的区域,从图中可以看出,架子变形较大的区域有三
个地方:1、前端两侧,由于这两侧都直接受力,且无直接支撑,所以在冲击载荷下会引起较大的变形。2 、
中心两个分支较多处,由于整个架子在 X-Y 平面

图 3 冲击载荷下某一瞬时架子变形云图
内可以看作相当于一个薄板,在冲击载荷下薄板的屈曲变形趋势会引起架子的中心两个分支较多处变形较
大。3、后段两侧伸出的支架处,由于架子后段两个支架处与回转台是通过旋转副连接的,而伸出的支架
又比较长,只要在旋转副连接处架子有一个较小的转角就会引起伸出的支架远端较大的变形。

图 4 在冲击载荷下两个不同时刻架子应力云图

从图 4 可以看出,因为力的作用位置不变,在不同的时刻架子应力的分布区域一致。在 16 个加载处
和中间四根横梁的中段都是应力较大区域。在 16 个加载处产生较大应力的原因是由于架子为槽钢焊接而
成,在支撑处槽钢厚度仅为 5mm,槽钢内并没采取有效措施来加强架子此处的强度,而在支撑处架子受力
最大,再加上应力集中的缘故,故在这些地方会产生较大应力。中间四根横梁的中段的应力是由弯曲应力
产生的。从整个应力仿真过程来看,在冲击载荷峰值处架子的最大应力已经达