Abaqus复合身管的动态特性分析

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摘要本文基于复合材料力学理论和复合材料结构分析理论，对复合材料身管的动态特性进行研究。首先建立动力学问题的有限元方程，然后用有限元法对身管的动态特性进行分析计算，并用有限元和计算软件Abaqus对模拟的复合材料身管进行模态试验分析，得到了复合材料身管在各种不同工况下的各阶模态；对各种工况下的模态图进行分析，且对不同缠绕角的复合材料对身管的动态特性的影响进行分析，得出了复合材料身管随复合材料缠绕角的变化规律；最后对复合材料身管进行瞬态强迫响应分析。所有的结论为以后进行复合材料身管的优化提供了参考。60233

关键词有限元；复合材料身管；模态分析；Abaqus

毕业设计说明书（论文）外文摘要

Title The dynamic analysis of the composite material barrel

Abstract

This dissertation is about the dynamic analysis of the composite material barrel，which is based on the theory of composite material mechanics and composite material structure analysis. At first ，the dynamic finite element equation is established，by using abaqus，the advanced kinematics and dynamic simulation software，the result of the composite material barrel is obtained. Then，the structure model analysis of composite material barrel is carried out；And the mode properties of the barrel are obtained，varying by the winding angles of fiber. Finally, the analysis of the forced response under the moving pressure of barrel is obtained. All of these conclusion will be available for the optimizing design of the composite material barrel.

Keywords; FEM The composite material barrel Model analysis Abaqus

1 绪论 1

1.1 选题背景和研究意义 1

1.2 国内外研究现状和发展趋势 1

2、建立复合材料身管动态特性模型方程 3

2.1、柱坐标系下，复合材料结构的基本方程 3

2.2、复合材料身管的振动 7

2.2.1、非扭转自由振动 9

2.2.2、扭转自由振动 15

3.1、有限元法概述 17

3.2、模态分析的基本有限元方程 18

3.3、模态分析过程和计算结果 20

4.1、建立强迫响应有限元微分方程 28

4.2、强迫响应有限元微分方程的求解 33

结论 40

致谢 41

参考文献 42

1 绪论

1.1 选题背景和研究意义

在现代化武器的发展过程中，火炮的武器系统中，为了减轻身管的重量，延长身管的使用寿命，复合材料的研究变得尤其重要。

随着国内外对复合材料的研究进一步的深入，其应用也日趋广泛，复合材料在兵器上的应用也已经开始。复合材料在工程上主要是指一种材料以人工方法均匀的分散在另一种材料中，来克服单一材料的某些弱点，在满足科技进步而对材料不断提出各种新的要求方面提供了广阔的途经；与传统材料相比，复合材料具有可设计性，复合材料结构的多层次性为复合材料及其结构设计带来了极大的灵活性，复合材料的力学性能和机械性能，都可以按照结构的使用要求和环境条件的要求，通过组分材料的选择匹配、铺层设计及界面控制等材料设计手段，最大限度的达到预期目的，以满足工程设备的使用性能：复合材料的最大优点就是比强度高、比模量大，比强度和比模量都是衡量结构材料承载能力的重要指标，对于航空、航天、汽车、船舰、武器等结构部件，比强度高、比模量大，意着可以设计性能好、质量轻的结构；此外，复合材料抗疲劳性能好、减震性能好、耐化学腐蚀性好、电性能好以及热性能好，因此，复合材料应用前景极为广阔。