一种基于空间节点编辑的通用参数化膛线建模方法

专利检索2026-08-09  3


本发明涉及仿真,具体涉及一种基于空间节点编辑的通用参数化膛线建模方法。


背景技术:

1、在仿真建模领域中,为准确模拟出弹体在炮膛内的运动及受力,需要膛线模型必须精确可靠。然而,在依照数据对膛线进行三维建模时,发明人发现膛线截面小且细长缠绕,用三维软件完成膛线建模后,将膛线模型导入有限元软件中进行网格划分时,由于软件接口存在误差,膛线并不能保持准确的形态,膛线边缘呈现波浪形,如图1所示,这种误差对膛线形态的影响会导致膛线与弹带的尺寸不匹配,进而会影响到弹体内弹道运动及随之产生的过载分布。

2、由于有限元前处理软件的局限性,对于膛线这种螺旋形结构,需要对膛线进行多次划分,降低螺旋程度,这就使得模型的完整性被打破,有限元网格模型与三维几何模型的贴合程度也被打破,导致模型精度下降,结果的准确性也会下降。


技术实现思路

1、本发明提供了一种基于空间节点编辑的通用参数化膛线建模方法,该建模方法能够避免模型传递带来的误差,提高膛线建模的精度。

2、本发明采用以下具体技术方案:

3、一种基于空间节点编辑的通用参数化膛线建模方法,其特征在于,包括以下步骤:

4、步骤一、使用hypermesh对单根膛线的截面进行二维网格划分,生成膛线截面的二维网格模型;

5、步骤二、使用hypermesh对步骤一中生成的二维网格模型进行轴向拉伸,生成简单的三维六面体网格模型;

6、步骤三、在hypermesh中将步骤二中生成的三维六面体网格模型导出格式为.k的模型文件;

7、步骤四、从步骤三中导出的模型文件中提取出三维六面体网格节点的三维坐标数据,即*node数据块中的数据;

8、步骤五、将步骤四中提取的节点的笛卡尔坐标数据导入matlab软件中,将笛卡尔坐标转换为圆柱坐标;

9、步骤六、以膛线方程/拟合数据为基础,以节点轴向坐标为变量,计算各截面应旋转的角度;

10、步骤七、计算各截面节点旋转的相应角度;

11、步骤八、以实际炮身管外廓为基础,计算各截面径向压缩比;

12、步骤九、各截面节点按压缩比修改径向坐标;

13、步骤十、将节点坐标转换为笛卡尔坐标;

14、步骤十一、使用步骤十中的坐标替换步骤三中导出的模型文件中的各个三维六面体网格的节点坐标,即*node数据块中的数据,得到修改后的模型文件;

15、步骤十二、在hypermesh软件中导入修改后的模型文件,生成单根膛线模型;

16、步骤十三、进行网格单元畸变检查;

17、步骤十四、若步骤十三中网格无畸变,则使用rotate命令将步骤十二中生成的单根膛线模型按一定的角度阵列相应次数,得到整个膛线的三维网格模型。

18、更进一步地,还包括:

19、步骤十五、若步骤十三中网格单元出现畸变,则返回步骤二,减少轴向网格划分尺寸再次迭代,直至满足要求。

20、更进一步地,步骤六中的膛线方程/拟合数据通过以下步骤获取:

21、依据膛线展开图,使用matlab分别对刀旋进长度与展开半径、刀旋进长度与旋进角度、炮膛半径与刀旋进长度的关系进行拟合,进而形成膛线方程。

22、有益效果:

23、本发明的通用参数化膛线建模方法在简化三维模型基础上划分网格,生成网格文件,将网格文件中的节点信息替换成膛线方程数据,再转回网格文件,导入有限元计算模型,检查网格质量,若网格质量没有畸变,则旋转阵列生成所需要的膛线,若存在畸变问题,则减小轴向网格划分尺寸再次迭代,直至满足要求。上述建模方法极大地提高了膛线有限元建模精度,弥补现有前处理软件在几何识别和网格划分等方面的精度缺陷;并且极大改善内弹道计算过程中由于接触设置导致弹带部分网格变形引入沙漏能的现象,降低高频过载的放大倍数,与实际过载情况更为接近;此外,当更换炮的内径和膛线等相关参数时,方便有限元建模,较之前直接法的前处理方法,省略了膛线几何划分、网格质量调整和接触干涉调节等步骤,就膛线建模而言,建模效率提高90%。并且,通过后续仿真验证采用新的膛线网格模型,炮-弹-引耦合模型精度得到了大幅提升。



技术特征:

1.一种基于空间节点编辑的通用参数化膛线建模方法,其特征在于,包括以下步骤:

2.如权利要求1所述的建模方法,其特征在于,还包括:

3.如权利要求1或2所述的建模方法,其特征在于,步骤六中的膛线方程/拟合数据通过以下步骤获取:


技术总结
本发明公开了一种基于空间节点编辑的通用参数化膛线建模方法,该通用参数化膛线建模方法在简化三维模型基础上划分网格,生成网格文件,将网格文件中的节点信息替换成膛线方程数据,再转回网格文件,导入有限元计算模型,检查网格质量,若网格质量没有畸变,则旋转阵列生成所需要的膛线,若存在畸变问题,则减小轴向网格划分尺寸再次迭代,直至满足要求。上述建模方法极大地提高了膛线有限元建模精度和建模效率,并且建模与实际贴合,可靠性高。

技术研发人员:王亚斌,栾栋林,牛兰杰,李蓉,田中旺,袁帅,郭鹏达,刘扬
受保护的技术使用者:北京理工大学
技术研发日:
技术公布日:2024/5/29
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