1.线导光纤近场释放动力学分析方法,其特征在于:具体包括如下步骤:步骤1,确定光纤线包和光纤结构基本参数,包括:线包直径DB、线包长度LB、光纤直径d、光纤弹性模量E、光纤质量密度ρ;
步骤2,确定光纤近场释放参数,包括:导弹飞行速度vd、放线速度vr、近场放线总时间tend;
步骤3,确定释放前初始时刻的光纤模型信息,记初始时刻为t=0;
所述步骤3的具体过程为:
0 0
步骤3.1,记初始时刻为t=0,将初始时刻的光纤结构等长度划分为m 个单元和n个节点;
0
步骤3.2,确定初始光纤结构的节点位置,记初始光纤结构的任意节点i(i=1~n)的节点位置为 满足式中, 为初始光纤长度;
步骤4,确定光纤释放点的运动轨迹曲线和速度曲线;
所述步骤4的具体过程为:
步骤4.1,确定光纤释放点运动轨迹曲线;任意t时刻,光线释放点的位置记为S(t)=[sxT(t),sy(t),sz(t)],满足如下条件:步骤4.2,确定光纤释放点速度曲线;任意t时刻,光纤释放点的速度记为V(t)=[vx(t),Tvy(t),vz(t)],满足如下条件:步骤5,令t=t+Δt,在上一时刻的光纤模型中新增一个光纤单元和光纤节点,并建立t时刻光纤结构动力学模型,Δt为光纤释放过程的迭代时间步长;所述步骤5的具体过程为:步骤5.1,令t=t+Δt,Δt为光纤释放过程的迭代时间步长;
步骤5.2,在上一时刻的光纤模型中新增一个光纤单元和光纤节点;记新增的单元编号t t为m,新增的节点编号为n,节点位置为t
步骤5.3,确定光纤单元e的质量阵Me,其中e=1~m,所述步骤5.3的具体过程为:步骤5.3.1,确定光纤单元e的长度LXe,如下式所示:步骤5.3.2,确定光纤单元e的单元质量Me:式中,I6×6表示维数为6×6的单位阵,me为单元质量,me=ρALXe,A为光纤的横截面积,步骤5.4,确定光纤单元e的刚度阵Ke,所述步骤5.4的具体过程为:步骤5.4.1,根据经典Euler‑Bernoulli梁理论,光纤单元e在局部坐标系下的刚度阵K′e为:式中,B、D分别为应变矩阵和弹性矩阵;
步骤5.4.2,确定光纤单元e在全局坐标系下的单元刚度阵Ke:式中,Te为单元坐标转换矩阵;
步骤5.5,确定光纤单元e的节点载荷Pe,所述步骤5.5的具体过程为:步骤5.5.1,确定光纤单元e对应的节点编号ei和ej;
步骤5.5.2,确定光纤单元e受到的重力对应的节点力Pge,满足如条件:式中,g为重力加速度;
步骤5.5.3,确定光纤单元e受到的空气阻力对应的节点力Pfe,满足如下条件:式中,Cρ为雷诺数,ρ0为空气密度,ve为光纤单元e的中心点处的速度,nve为速度ve对应的单位方向矢量,满足下式:式中,vex、vey、vez分别为速度ve在x、y、z方向上的分量;
t t
步骤5.5.4,确定释放端光纤单元e受到的解脱力对应的节点力Pre,其中:e=m 、ei=n‑t
1、ej=n,满足如下条件:
式中,Tr为光纤释放的解脱力;
t
步骤5.5.5,确定光纤单元e的总节点载荷Pe,其中,e=1~m:步骤5.6,根据光纤单元质量阵、刚度阵和载荷向量,采用“对号入座”方法对整体光纤结构进行组装,建立t时刻光纤结构的动力学模型如下:t t t t t t t
式中, C =αMM+βKK , M、K 、C 和P分别为t时刻系统的整体质量阵、刚度阵、阻尼阵和外载荷向量,q为光纤在全局坐标系下的节点位置矢量,αM、βK为阻尼模型的比例系数;
步骤6,求解当前光纤结构动力学响应;
步骤7,判断光纤近场释放过程是否结束;若释放过程结束,继续执行步骤8;若释放过程未结束,并返回步骤5,继续释放光纤单元,并对光纤结构进行动力学建模与求解;
步骤8,输出光纤近场释放过程的动力学响应结果,包括:观测时刻的光纤运动形态、观测时刻的光纤张力分布及观测单元的张力时程曲线。
2.根据权利要求1所述的线导光纤近场释放动力学分析方法,其特征在于:所述步骤7的具体过程为:若t≥tend,则释放过程结束,继续执行步骤8;若t<tend,则释放过程未结束,并返回步骤5,继续释放光纤单元,并对光纤结构进行动力学建模与求解。