发射器冲击载荷作用下土的动力性能分析

作者：胡桂梅张亚娟

来源：《价值工程》2014年第31期

摘要：本文采用有限单元法，运用ANSYS软件对土体在发射器冲击荷载下的变形进行瞬态动力学分析，确定关中某地黄土在受冲击时的位移及应力分布规律。有限元模拟结果与工程实际冲击结果比较吻合，为发射器的后座冲击作用下土的动力性能分析奠定基础，此类研究鲜见发表，从而为发射器进行模态分析和瞬态动力学分析的地基动力参数提供理论依据。

关键词：动力性能；冲击荷载；发射器；有限元法；瞬态动力学

中图分类号：TJ202 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2014）31-0023-03

0 引言

土体结构在发射器座钣冲击载荷作用下的动力学行为的研究有着深刻的工程背景和工程实践的需要。用来支撑发射器后座能量的装置称为座钣，发射器座钣承受的载荷主要来源于发射时的火药气体压力，该火药气体压力除了压强大、合力大以外，它还是一个随时间剧烈变化的冲击载荷。[1]充分发挥ANSYS软件在瞬态动力学计算上的优势，对关中某地土体在受冲击时的应力及变形分布规律进行分析，从中得出一些有益的结论，为发射器的后座冲击作用下土的动力特性分析奠定一定理论基础。[2]本文以冲击荷载下的土体动力分析为例，说明基于ANSYS的有限元分析在冲击法中的应用。[3]

1 ANSYS结构动力学瞬态分析

ANSYS中动力学瞬态求解采用ANSYS软件的动力分析模块，常用的方法有三种：Full （完全）法、模态叠加（Mode Superposition）法和缩减矩阵（Reduced）法[4]。对于小的模型，采用Full法是一个更安全可行的求解方法。本文应用了Full法求解。

ANSYS动力分析的主要步骤：①创建或读入有限元模型；②定义材料属性；③划分网格（节点及单元）；④施加载荷及载荷选项、设定约束条件，然后求解。

2 土体的瞬态动力分析

2.1 土体有限元模型的建立影响冲击地基的因素较多，且土体的变形特性也十分复杂，考虑到模型要与实际工程特点相适应并且便于分析求解，所以地基模型不宜太复杂，本模型对模拟土体作如下假设：

①地基为各向同性的均质、弹塑性半无限空间体；