基于虚拟样机的航母跑道涂层耐冲击试验机的设计与仿真

摘要

航母跑道担负着舰载飞机起飞和降落的任务，其涂层的性能好坏会直接影响舰载机的着降安全以及舰载人员的安全。在航母制造中，涂层性能的检测是一个非常重要的环节。由于航母涂层的性能检测属于非标准检测，因此，设计航母跑道涂层耐冲击试验机，用于航母跑道涂层研制过程中其耐冲击性能的检测，具有十分重要的意义。
　　为了确定试验机的设计依据，本文对航母跑道涂层在大冲击力作用下的破坏原因进行了分析，确定了引起涂层破坏的原因，并结合相关涂层检测及试样制备标准，规定了航母跑道涂层试样制备要求。
　　本文以某一型号舰载机降落时产生的640kN的冲击力作为设计指标，设计了通过改变重锤质量和有效冲击高度获得冲击力的落锤式航母跑道涂层耐冲击试验机的原理方案。在此基础上，设计了其总体结构，并对总体结构中的重锤、抓取机构、支承系统、工作台板及夹具等主要子系统进行了设计。
　　本文对试验机的关键零部件进行了各种仿真及数值模拟分析。建立了冲击区模型，利用ADAMS软件对其进行了动力学分析，通过改变重锤质量和有效冲击高度获得了满足要求的冲击力。
　　利用ADAMS软件对抓取机构进行了运动学分析，确定了气缸的行程。通过ANSYS软件对关键零部件：吊钩、吊钩支架以及支柱等进行了有限元模拟，得到了其最大应力、应变数值，校核了其强度。从模拟结果中可知，上述各关键零部件满足设计技术要求。利用ADAMS软件对试验机整机进行了运动仿真，验证了设计方案的可行性。
　　本文根据试验机的工作过程及操作流程，设计了抓取机构的气动驱动系统，并选用了PLC作为控制器，利用欧姆龙公司的CX-programmer软件编制了梯形图，用于试验机整机控制。

目录

基于虚拟样机的航母跑道涂层耐冲击

DESIGN AND SIMULATION OF IMPACT RESISTENCE TESTING MACHINE FOR AIRCRAFT CARRIER RUNWAY COAT ON VIRTUAL PROTOTYPE TECHNOLOGY

摘 要

Abstract

第1章 绪论

1.1 课题背景

1.2 冲击试验机的国内外研究现状

1.3 本文的主要研究内容

第2章 涂层检测相关标准及试样制备

2.1 飞行甲板防滑涂层简介

2.2 航母跑道涂层的破坏原因分析

2.3 涂层耐冲击试验的相关标准

2.4 耐冲击试验试样的制备

2.5 本章小结

第3章 航母跑道涂层耐冲击试验机总体及结构设计

3.1 原理方案的设计

3.2 航母跑道涂层耐冲击试验机的总体及各部分设计

3.3 本章小结

第4章 航母跑道涂层耐冲击试验机的仿真与分析

4.1 虚拟样机技术简介

4.2 冲击区的动力学分析

4.3 抓取机构及零部件的仿真分析

4.4 试验机支承系统的模态分析及支柱的有限元模拟

4.5 试验机整机运动的仿真

4.6 本章小结

第5章 气动系统与PLC控制设计

5.1 气压传动设计

5.2 PLC控制部分系统设计

5.3 本章小结

结论

参考文献

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致 谢