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3 上架的静态刚强度分析
3.1 上架网格划分
3.1.1 网格划分原则
网格划分是有限元分析的基础，网格质量直接影响计算结果的精度。在划分网格时，实际问题往往受到很多因素的影响，若是一一考虑，可能导致工作量成倍增加，甚至迷失了主要方向。所以，在真正建立模型的时候，必须做出相应的简化，忽略掉次要因素，抓住主要矛盾。建立有限元模型的时候要考虑划分网格的一些原则：
1）选择合理的物理模型
火炮上架的网格划分采用了实体单元、壳单元和刚性单元等多种类型单元相结合的方式。不同类型的单元具有不同的自由度、截面属性、数学描述和积分方式，输出的变量也不相同，这不仅对仿真结果的影响很大，而且，也影响到建模的难易程度。由于实体单元可以通过其任何一个表面与其它单元相连，因此能够用来模拟具有任何形状、承受几乎任意载荷的结构。壳单元用来模拟一个方向的尺寸（厚度）远小于其它方向的尺寸，并且沿厚度方向的应力可以忽略的结构。刚性体通常用于模拟非常坚硬的部件和变形部件之间的约束。
（2）选择适当的网格数量
网格数量的多少直接影响有限元模型的规模，同时也在一定程度上影响计算结果的精度。一般情况下，网格数量越多，仿真的精度也就越高，需要的运算时间越长。当网格足够多时，近似解趋向于真实解，此时，再通过增加网格数量的办法来提高模型精度，其效果已经不明显，反而会迅速的增加求解的时间。因此，对于复杂的模型不可能无限制的增加网格的数量，对这两种因素要综合考虑。
（3）控制网格的疏密分布
网格疏密分布是指根据需要在结构的不同部位网格的密度分布不同。一般情况下，尽量使用均匀分布的网格。均匀分布的网格不但网格质量好，而且结果分布合理。但是在一些计算数据变化梯度较大的部位（如应力集中区或特别关注区），为了很好地反映局部响应的变化特点，应该采用较密的网格。对于一般的区域，为了减少计算时间，可以采用稀疏的网格。
（4）满足网格的质量要求
网格的质量对计算精度影响很大，较差的网格无法得到满意的结果，甚至可能中止计算。网格的质量是指其形状的规则性。主要有雅可比（jacobian）、长宽比（aspect ratio）、翘曲度（warpage）、偏斜度（skew）、内角（angle）等几个性能指标。在实际的有限元分析中，对单元的质量指标有一些具体的要求，当所有的单元或绝大部分单元达到这些指标时，仿真分析的结果才具有可信性。
（5）选择良好的单元形状
实体单位的形状有751面体、楔型体、四面体等，板、壳单元一般有四边形单元和三角形单元，751面体单元和四边形单元在模拟计算时具有较高的精度，并且所需时间比较少，因此仿真过程中尽量使用751面体单元和四边形单元或者相应的等参单元。对于形状不规则的区域，无法使用751面体单元或四边形单元时，可以使用少量的四面体单元和三角形单元。
（6）不同类型单元之间的过渡
建模时，需要采用多种类型单元相结合的模式。不同类型单元的节点自由度和节点配置会出现不一致的情况，为了保证不同结构在边界面上的位移协调，实体单元与壳单元采用在实体单元上增加一圈壳单元的方式相连(如图3.1)，壳单元与壳单元之间采用共节点连接方式。
图3.1 单元类型过度示意图
3.1.2 HyperMesh软件
HyperMesh软件是美国Altair公司的产品，是杰出的有限元分析前、后处理平台，拥有全面的CAD和CAE求解器借口、强大的几何清理和网格划分功能，能够高效的建立各种复杂模型的有限元和有限差分模型，其实体几何和实体网格划分功能已成为了751面体和四面体网格划分功能的新标准。