MATLAB火炮武器振动特性及影响因素仿真研究(2)
自行火炮在作战或机动过程中，由于道路的坑洼不平，不断地受到外力的动载荷冲击和干扰,必然使得火炮车体受到强迫振动。火炮发射时，在高温、高压火药气体产生的压力的作用下，膛内弹丸的高速运动必然存在着瞬时冲击特征[1]。同时火炮各组成部件由于巨大冲击力的作用也必然会发生振动。振动特性是火炮武器系统固有特性之一，包括固有频率、振型、阻尼比。系统振动特性的研究对火炮武器射击密集度等动态性能以及火炮结构强度等方面都有着重要影响，固有频率合理分布是火炮武器具有良好动态性能的基础。因此，研究振动特性及其影响因素对避免共振、提高火炮武器射击密集度有着重要的理论意义和实用价值。同时，准确的计算武器的振动特性也是武器动力响应分析的基础。
1.2 火炮武器的发展及研究状况
1.2.1 自行火炮的发展史
1.2.2 国内外已做工作及研究现状
1.2.3 存在的问题和解决办法
为了解决国内外用以求解复杂线性多刚柔体系统特征值问题的一般计算方法产生极其巨大的计算工作量和由大刚度梯度引起的计算“病态”难题，芮筱亭等于1993年首次提出了多体系统传递矩阵法。
为了解决一般的多体系统动力学方法必需要建立复杂的系统总体动力学方程以及计算速度随振动系统自由度增大而迅速降低的两大难题，芮筱亭等于1998年提出了多刚体系统离散时间传递矩阵法，于1999年提出了多刚柔体系统离散时间传递矩阵法，于2006年提出了多体系统Riccati离散时间传递矩阵法。
由于射击过程中身管会产生或多或少的变形，而它是影响射击精度的重要因素。若将火炮看成由多个刚体组成的系统，刚性身管的假设必然会造成振动分析的误差。因此，必须在建模时考虑身管的弹性，特别是对于中小口径火炮，只有如此才能够精确的分析火炮振动现象。考虑身管的弹性时，需要建立刚柔体耦合系统动力学模型。
火炮武器系统发射过程质量分布和刚度随时间变化，是一个典型时变问题系统。在力学模型和计算方法上解决时变问题是火炮发射动力学模型精确求解的关键问题之一。构件间配合总存在着或多或少的间隙，构件间隙的动力学求解是一个非线性问题，这也是火炮发射动力学的另一个关键问题。
1.3 多体系统传递矩阵法
首先将较复杂的多体系统分割为若干个基本元件，并用传递矩阵表示各元件的力学特性，好像建造高楼大厦的“砖块”一样。提前完成元件的传递矩阵库，将这些砖块“组装”成系统，建成我们需要的“高楼大厦”[23]。对于链式系统来讲，系统的“组装”就是将元件的传递矩阵按照一定的顺序相乘，就可以得到系统的传递方程以及总传递矩阵。这些就是多体系统传递矩阵法的总体思路。
分析研究线性多体系统振动问题时，只需以惯性坐标系为参考系按序列写出具有标准形式的体元件的动力学方程就能由此得到系统的体动力学方程。这些体元件看起来是与其他关联元件不存在任何关系的独立物体，其动力学方程的推导一般都十分简单。将系统的边界条件带入总传递方程，即可得到系统特征方程；通过解系统特征方程能够求得系统固有振动频率；在某阶固有振动频率下求解总传递方程得到边界点状态矢量；通过元件的传递方程可以求出系统各联接点的状态矢量，在此基础上经过简单的运算就能得到系统的增广特征矢量；运用增广特征矢量的正交性，只需要求解出系统的体动力学方程，就可以求得系统的广义坐标和动力响应。可见各个体元件并不是相互独立的，它们的相互作用反映在振动特性及其对系统动力响应的影响之中。
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