高速滑靴-轨道系统耦合动力学建模与高效仿真方法

党天骄; 刘振; 王可慧; 段建; 戴湘晖; 邹慧辉; 蔡松; 陈柏翰; 张雨平

doi:10.12382/bgxb.2025.0885

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高速滑靴-轨道系统耦合动力学建模与高效仿真方法

更新时间：2026-09-02

- 高速滑靴-轨道系统耦合动力学建模与高效仿真方法
- Coupling Dynamics Modeling and Efficient Simulation Method for High-speed Slipper-track Systems
- 兵工学报 2026年47卷第7期页码：250885
- 作者机构：
  
  1.西北核技术研究所，陕西西安 710024
  2.西安交通大学复杂服役环境重大装备结构强度与寿命全国重点实验室，陕西西安 710049
  3.清华大学工程物理系，北京 100084
- 作者简介：
  
  邮箱：liuz@mail.xjtu.edu.cn
- 基金信息：
- DOI：10.12382/bgxb.2025.0885
  中图分类号： V416.5
- 收稿：2025-09-28，
  
  网络首发：2026-07-23，
  
  纸质出版：2026-07-31
- 稿件说明：
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党天骄,刘振,王可慧等.高速滑靴-轨道系统耦合动力学建模与高效仿真方法[J].兵工学报,2026,47(07):250885.

DANG Tianjiao,LIU Zhen,WANG Kehui,et al.Coupling Dynamics Modeling and Efficient Simulation Method for High-speed Slipper-track Systems[J].ACTA ARMAMENTARII,2026,47(07):250885.
党天骄,刘振,王可慧等.高速滑靴-轨道系统耦合动力学建模与高效仿真方法[J].兵工学报,2026,47(07):250885. DOI： 10.12382/bgxb.2025.0885.

DANG Tianjiao,LIU Zhen,WANG Kehui,et al.Coupling Dynamics Modeling and Efficient Simulation Method for High-speed Slipper-track Systems[J].ACTA ARMAMENTARII,2026,47(07):250885. DOI： 10.12382/bgxb.2025.0885.

摘要

为预示火箭橇在试验过程不断演变的动力学行为，针对长距离轨道弹性效应与滑靴动响应的相互影响问题，提出一种基于虚拟滑动节点的滑靴-轨道系统耦合动力学建模方法。基于有限体积离散的柔性轨道动力学模型避免了传统有限元离散方法的剪切自锁问题，并通过轨道的模态试验验证柔性轨道模型的准确性。在滑靴-轨道系统耦合动力学仿真中，针对长距离轨道柔性化建模计算效率低、传统移动窗口法的窗口端部弹性波反射问题，提出一种可抑制弹性波反射的高效仿真方法——转移窗口法。算例结果表明，所提出的建模与仿真方法可实现刚性滑靴与长距离柔性轨道相互作用的高效仿真，可为火箭橇试验系统全过程动力学仿真提供基础。

Abstract

To predict the evolving dynamic behavior of rocket sleds during the entire test process， a coupling dynamics modeling method for slipper-track systems based on virtual sliding nodes is proposed to address the challenge of simulating the mutual influence between the elastic effect of long-distance tracks and the dynamic response of slippers. A flexible track dynamic model based on finite volume discretization is used to successfully avoid the shear locking issue commonly encountered with traditional finite element discretization methods. The accuracy of this flexible track model is verified through the modal testing of the track. In the coupling dynamics simulation of the slipper-track system， the flexible modeling of long-distance flexible tracks leads to low computational efficiency， and the traditional sliding window method has the problem of elastic wave reflection at the window end. Therefore， an efficient simulation method， termed the transfer window method， is proposed to suppress the reflection of elastic wave. Numerical examples demonstrate that the proposed modeling and simulation method effectively achieve the efficient simulation of interaction between the rigid slipper and the long-distance track， providing the basis for the full-process dynamics simulation of rocket sled test system.

关键词

Keywords

references

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