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飞机在飞行过程中,由于发动机工作、空气动力作用和空中射击等因素,而使飞机各个部分和附件经常处于不规则的振动状态中。飞机附件的支持结构在动载荷的作用下将会引起结构的局部动应力过大,同时振动对飞机成品附件设备将会产生很大的不良影响。这些振动会使飞机结构发生动态疲劳裂纹或破坏,也会使机载设备、系统发生功能失灵或损坏,从而导致故障或失事,飞机的各个部件不仅需要足够的强度和刚度,还必须要在振动过程中能保证正常工作。炮舱结构作为连接飞机航炮和机体其他部件的主要承载结构。不仅要承受这些不规则的振动还要受到航炮发射的剧烈冲击。因此有必要对飞机炮舱进行结构动力学分析、了解它的受力特点、振动环境和对冲击载荷的动态响应。作为一个弹性组合体,当激励的频率和部件的某一阶固有频率相同或相近时就会引起部件的共振,导致结构的破坏。飞机炮舱在受到飞机整体振动和航炮发射时冲击载荷的影响下,振动环境比较恶劣,这些振动环境不仅会引起炮舱结构的受迫振动,而且飞机炮舱系统对于冲击载荷的响应将直接影响下一次发射的精度。
本文重点进行了炮舱结构的有限元建模及结构固有特性分析。将在CATIA中建立的炮舱结构模型导入ANSYS,运用模态分析理论与有限元分析技术,对飞机炮舱结构的固有特性进行了研究。虽然ANSYS软件和CATIA软件有着接口程序,但是直接导入的模型会有较多元素的丢失,不能直接应用于ANSYS的结构分析。利用ANSYS软件,首先对导入的各个部件模型进行结构修补,建立出适合在ANSYS中划分网格的模型;再将各个部件组合起来,形成了炮舱整体结构的有限元模型;在对整体模型的划分网格过程中,主要考虑了各个模型部件之间的网格类型、大小之间的协调。通过计算得出了模型的自由模态参数,为进一步的结构疲劳、优化分析与动力匹配研究奠定了基础。