基于NX NASTRAN的增雨防雹火箭彈發射架本體結構強度仿真分析

龔毅 胡林兵 朱科平

摘要：本文闡述了增雨防雹火箭彈發射架組成、功能和結構原理，運用NX NASTRAN求解器對重要零件本體進行了有限元分析，為后期優化設計提供了依據。

關鍵詞：增雨防雹;發射架;NX NASTRAN

1 前言

伴隨著經濟增長和社會發展，我國重大活動日益增多，活動規模和質量都在不斷提高，重大活動社會關注度高、受天氣因素影響大，因此，做好氣象保障工作已經成為重大活動能夠成功舉辦的重要因素。我國是世界上氣象害頻繁發生的國家之一，特別是20世紀90 年代以來，氣候變化日益明顯，極端天氣現象明顯增多，水資源短缺日趨嚴重，氣象災害已成為制約我國經濟社會發展的重要因素。積極研發科學高效的人工影響天氣作業裝備，才能更好的為國家重大活動提供氣象保障，為防災減災事業做出更大的貢獻。[1]增雨防雹火箭彈發射架作為人工影響天氣的利器，多次參與國家大型活動氣象保障活動，在其中發揮了極大作用。發射架本體是支撐定向器和高低機運動的重要零件，其結構強度直接影響到發射架是否能正常使用，本文利用有限元分析軟件NX NASTRAN對其變形和應力分布情況進行研究，確定其結構強度是否滿足使用要求。

2 發射架組成和功能

增雨防雹火箭彈發射架用于發射增雨防雹火箭彈，進行人工影響天氣作業，由定向器、高低機，方位機組成，三維模型見圖1。

定向器的主要功能為：發射前裝填、承載火箭彈，發射時點燃火箭發動機，并賦予火箭彈起始運動方向和離軌速度。

高低機和方位機用于賦予定向器射角和方位角，高低機和方位機均為電機傳動并可快速切換為手動模式。

3 發射架結構原理

高低機采用螺桿式高低機設計，高低機兩端分別與定向器和方位機鉸接，由電機通過齒輪驅動雙螺桿直線運動，實現定向器的俯仰角度升降。方位機由電機通過蝸輪蝸桿減速器驅動，實現方位旋轉。

4 本體強度仿真分析

運用NX NASTRAN求解器對本體進行有限元仿真。[1]

（1）坐標系選取：以底部圓心為原點，X軸為通過原點垂直于前后方向向右為正，Y軸為通過原點沿正前方為正，垂直向上為Z軸。

（2）建立零件模型，添加材料屬性。

（3）劃分3D網格。

（4）按照工況要求，添加6個銷釘約束。

（5）按照工況要求計算受力情況，加載載荷如表1所示。

Force

（1） Force - Magnitude and direction FORCE 1308 N （0.000000， 0.371661， -0.928369） 幾何分布

Force

（2） Force - Magnitude and direction FORCE 1000 N （0.000000， -0.172515， -0.985007） 幾何分布

結算分析結果如表二和圖3所示，由圖表中所知，最大變形點為0.2385 mm，強度足夠。

5 結論

通過對發射架本體的有限元分析計算，確定了本體有足夠的強度，并為產品的優化設計提供了依據。

參考文獻

[1] 張永恒， 薛建軍， 溫顯罡，等. 重大活動決策氣象保障服務探討[J]. 閱江學刊， 2013， 5（2）：36-42.

[2] 羅旭， 趙明宇. Femap & NX Nastran基礎及高級應用[M]. 清華大學出版社， 2009.