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第1章 虚拟样机技术概述1

1.1 虚拟样机技术的概念1

1.2 虚拟样机技术的形成和发展2

1.3 虚拟样机技术的特点及相关软件3

1.3.1 虚拟样机技术的特点3

1.3.2 虚拟样机技术的相关软件4

1.4 虚拟样机技术的工程应用6

1.5 虚拟样机技术的理论基础7

1.5.1 基本概念8

1.5.2 ADAMS多刚体动力学方程9

1.5.3 ADAMS柔性多体系统动力学方程11

参考文献12

第2章 典型轻武器虚拟样机模型的构建13

2.1 建立虚拟样机模型的一般步骤13

2.1.1 三维实体建模14

2.1.2 子系统关联模型14

2.1.3 CAD三维模型导入ADAMS15

2.2 建立虚拟样机模型的共性问题16

2.2.1 约束关系的处理16

2.2.2 作用力的处理16

2.2.3 约束副和载荷的添加17

2.2.4 模型的验证19

2.3 典型轻武器装备虚拟样机模型的建立20

2.3.1 某型手枪虚拟样机模型的建立20

2.3.2 某型步枪虚拟样机模型的建立24

2.3.3 某型狙击步枪虚拟样机模型的建立29

2.3.4 某型通用机枪虚拟样机模型的建立32

2.3.5 某型重机枪虚拟样机模型的建立37

2.3.6 某型高射机枪虚拟样机模型的建立39

2.3.7 某型自动榴弹发射器虚拟样机模型的建立43

参考文献45

第3章 基于虚拟样机模型的自动机运动分析46

3.1 概述46

3.2 自动机运动虚拟样机模型求解47

3.2.1 自动原理和自动机工作循环图47

3.2.2 自动机约束关系模型49

3.2.3 自动机系统虚拟样机建模51

3.2.4 自动机运动仿真分析57

3.2.5 仿真计算结果精度分析61

3.3 自动机运动Simulink模型求解62

3.3.1 Simulink简介62

3.3.2 自动机模型的Simulink描述63

3.3.3 自动机Simulink模型的求解69

参考文献73

第4章 基于虚拟样机模型的人枪发射动力学分析74

4.1 人体模型的建立75

4.1.1 概述75

4.1.2 LifeMod软件简介76

4.1.3 人体环节的建立77

4.1.4 关节模型的建立79

4.1.5 肌肉模型的建立81

4.2 人枪系统发射动力学模型的建立82

4.2.1 人体各关节角度的求解82

4.2.2 人枪之间相互关系的处理85

4.2.3 人枪模型与地面之间相互关系的处理86

4.3 人枪系统虚拟样机的建立86

4.3.1 手枪系统人枪模型的建立86

4.3.2 步枪多刚体人枪系统模型的建立87

4.3.3 机枪系统人枪模型的建立90

4.4 发射过程中人体的动力学响应91

4.4.1 人枪接触位置处受力响应91

4.4.2 身体关节受力响应91

4.5 人体对射击精度的影响92

4.5.1 跪姿单手无依托人枪系统的建立92

4.5.2 立姿双手无依托人枪系统的建立93

4.5.3 不同射击姿态对射击稳定性的影响94

4.6 人机工效分析95

4.6.1 人体肌肉模型95

4.6.2 卧姿首发装填时人枪系统模型96

4.6.3 拨弹滑板受力的求解96

4.6.4 仿真结果与分析104

参考文献105

第5章 基于虚拟样机的结构动力学分析107

5.1 动态稳定性原理108

5.1.1 动态稳定性分析模型108

5.1.2 动态稳定性影响因素分析111

5.1.3 机枪动力学设计原则112

5.2 结构动力学分析基本理论113

5.2.1 有限元基本理论113

5.2.2 试验模态分析基本理论117

5.3 结构动力学试验研究120

5.3.1 试验模态分析120

5.3.2 动态响应测量123

5.4 基于有限元的机枪结构动力学分析125

5.4.1 机枪支撑系统分析模型125

5.4.2 有限元分析一般流程138

5.4.3 某型通用机枪动力学仿真分析142

5.4.4 某型重机枪动力学仿真分析147

5.4.5 某型高射机枪动力学仿真分析151

5.5 刚柔耦合虚拟样机的动力学分析152

5.5.1 ADAMS中使用柔性体的过程152

5.5.2 架腿柔性化153

5.5.3 几种典型轻武器刚柔耦合模型的建立154

5.5.4 动态响应分析155

参考文献157

第6章 基于虚拟样机技术的结构参数优化158

6.1 基于ADAMS的结构参数优化方法和步骤158

6.1.1 基于ADAMS的结构参数优化简介158

6.1.2 参数优化分析的一般步骤160

6.2 全局参数优化方法及其应用162

6.2.1 全局参数优化方法简介162

6.2.2 某型自动手枪减后坐模型全局参数优化168

6.2.3 某型大口径狙击步枪精度模型全局参数优化172

6.3 部件结构参数优化175

6.3.1 自动机结构参数优化176

6.3.2 液压缓冲器结构参数优化183

6.3.3 枪架结构参数优化188

参考文献205

第7章 基于虚拟样机平台的维修保障分析206

7.1 基于虚拟样机的故障仿真研究207

7.1.1 基于虚拟样机的故障仿真过程及功能207

7.1.2 故障注入技术209

7.1.3 某型5.8mm通用机枪常见故障仿真211

7.2 基于虚拟样机的极限尺寸确定方法215

7.2.1 正确确定修理规格的意义215

7.2.2 极限尺寸与修理规格的关系216

7.2.3 极限尺寸确定的依据216

7.2.4 极限尺寸确定的方法217

7.2.5 基于虚拟样机的极限尺寸确定方法217

7.2.6 某型5.8mm通用机枪极限尺寸的分析218

7.3 虚拟样机在维修训练中的应用219

7.3.1 虚拟现实与维修220

7.3.2 虚拟维修样机222

7.3.3 虚拟维修平台规划222

7.3.4 基于虚拟样机的轻武器虚拟维修系统225

参考文献229

第8章 虚拟样机技术应用前景展望230

8.1 构建完备的轻武器虚拟样机群230

8.2 建立轻武器协同建模与仿真平台232

8.3 拓展和深化虚拟样机的应用领域235

8.4 虚拟样机技术发展展望238

参考文献239