迫击炮座板参数化设计系统开发
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第3期(总第184期) 2014年O6月 机械工程与自动化 MECHANlCAL ENGINEERING & AUT0MATl0N No.3 Jun.
文章编号:1672—6413(2014)03—0031—03
迫击炮座板参数化设计系统开发
徐凤军,高跃飞,柯彪
(中北大学机电3-程学院,山西 太原030051)
摘要:座板是迫击炮的重要组成部分,针对其在设计阶段往往需要经过反复的试验和修改才能达到设计要求
而造成的研发成本高、周期长的问题,在对有限元软件ABAQUS的定制开发技术进行研究分析的基础上,
提出应用Python脚本语言和ABAQusGUIToolkit联合开发技术,开发迫击炮座板参数化设计系统的方法。
应用该系统,设计人员只需在定制的交互对话框中修改结构尺寸参数并设定工况,就能自动完成座板的快速
建模和仿真,从而对设计方案进行检验,提高了设计效率。
关键词:迫击炮;座板;参数化设计;ABAQUS;定制开发
中图分类号:TJ31:TP391.7 文献标识码:A
0 引言
迫击炮是一种弹道弯曲、体积小、质量轻、结构简
单、机动性良好的火炮,常作为步兵的伴随武器,它通
常由炮身、炮架、座板、瞄准装置和附件组成[1]。座板
作为迫击炮的重要组成部分,在射击时,通过控制土壤
来保证迫击炮具有良好的后坐和复进的稳定性,从而
改善迫击炮连续射击能力并提高射击精度和密集度,
所以座板的结构将直接决定追击炮的性能,而座板的
刚度和强度是重要的设计目标。对迫击炮座板的工作
状况进行仿真,能够代替传统的反复试验和修改设计,
大大节省设计成本和研发周期。使用有限元软件对座
板的刚度和强度进行仿真分析,可以得到追击炮发射
时的最大变形以及应力应变场等数据,从而检验设计
是否达到要求,并可优化设计、降低成本、进一步提高
迫击炮的性能。
ABAQUS是国际上先进的大型通用有限元软
件,具有丰富的单元库,可以模拟各种复杂的线性与非
线性问题[2],但其对大多设计人员而言较难掌握。本
文基于ABAQUS的定制开发功能,应用Python脚本
语言和ABAQUS GUI Toolkit联合开发技术,对
ABAQUs/CAE交互界面进行全面修改,定制了迫击
炮座板参数化设计系统。设计人员通过在系统的交互
对话框输入参数就能完成建模和仿真分析,提高了迫
击炮座板的设计效率。
1 ABAQUS的定制开发方法 在ABAQUS/CAE中进行数值模拟时,一般先由
用户环境的对话框或命令行接口收集用户操作信息,
并发出基于Python语言的脚本命令与内核通信,然
后这些脚本命令经内核Python解释器逐行解释并执
行。ABAQUS的开发方法包括:①通过用户子程序
开发新的模型,控制ABAQUS计算过程和计算结果;
②通过环境初始化文件改变ABAQUS的许多缺省设
置;③通过内核脚本实现前处理建模和后处理分析计
算结果;④通过GUI脚本创建新的图形用户界面和用
户交互。本文的系统设计主要基于后两种方法。
2参数化设计系统开发
2.1 设计方法
2.1.1图形界面设计
ABAQUS/CAE图形界面库是对FOX/Toolkit
的二次扩展,其中以FX开头的为原始库中的类,以
AFX开头的即为ABAQUS的扩展类。界面设计时
为提高设计效率,利用ABAQUs/CAE菜单栏中
Plugins>Abaqus>RSG Dialog Builder打开插件编
辑工具,先绘制出简单的对话框并编排控件布局,保证
对话框的条理性与美观性,并以Standard plug—in保
存,最后对保存的文件进行重新编辑,以满足GUI工
具的读取和调用。
2.1.2脚本程序设计
ABAQUS的内核脚本基于Python语言,而且针
对ABAQus的具体应用又进行了二次扩展,增加了
收稿El期:2013—12—16;修回日期:2013—12—30 作者简介:徐凤军(1987一),男,山东临沂人,在读硕士研究生,研究方向:武器系统动力学仿真。