某型军用车车身逆向建模与车门抗弹性能的仿真 李征

某型军用车车身逆向建模与车门抗弹性能的仿真李征
摘要：军用车在现代战事中发挥越来越重要的作用，它不仅是一种交通工具，
还承担着众多的保障任务。

而军用车的自身重量与车门抗弹能力对军用车的机动
性能等有直接影响，因此，应该加强对两方面的研究。

本文围绕某型军用车的逆
向工程、某型军用车车门面板抗弹性能的仿真两个方面展开讨论，并通过建立模
型的方式，详细分析了影响军用车发展的因素，从而促进军用车的良好发展，在
现代战争中充分发挥作用。

关键词：军用车；逆向工程；抗弹性能
前言：
现代军事装备对军用车有一定的性能要求，需要军用车在具备传统性能的基
础上，进一步实现扩大化和具体化，同时对军用车的车门防护功能有更高的要求。

目前，现代斗争的主要形式有城市巷战、反恐维稳等，因此，需要具备良好防护
功能的轻质军用车。

军用车的研究发展已经成为各国的关注重点，对国家的军事
发展有重要影响，其中对军用车的重量以及抗弹性能的研究逐渐成为主流趋势。

一、某型军用车的逆向工程
通过逆向建模，能有效将军用车的外观通过模型表示出来，从而可以实现对
军用车的重量等因素进行分析，简化了分析过程。

在进行建模工作时，首先利用
扫描仪器来获取车身的点云数据，再将收集到的点云数据输入到NX Image Ware
软件中，对点云数据进行处理，之后可利用UG NX软件对车身开展建模操作。

通
过逆向模型的建立，能有效实现对军用车进行分析，从而实现军用车的不断发展。

（一）军用车模型
通过针对常用在军事装备中的“猛士”军用车进行实物扫描操作，之后将得到
的军用车数据作为逆向仿真模型建立的根据，从而开展对军用车的研究工作。

为
了简化研究工作，可利用该型军用车的模型车进行扫描。

（二）获取点云数据
1.模型前处理
模型车的车身颜色为深绿色，属于较暗的颜色，不利于利用扫描仪器对车身
进行点云数据的获取工作，因此，需要在扫描前对车身进行一定的处理工作。

针
对上述问题，可在模型车上喷涂一层显像剂，在显像剂的作用下，车身的颜色会
变成白色，在这个基础上再增加车身对光的反射作用，通过以上措施，能有效实
现数据采集工作。

另外，需要在模型上贴上相应的标记点，主要用于在进行测量
工作时，作为坐标定位的参考点。

2.模型处理
将讲过上述处理的模型车置放在试验台上，再利用固定好的扫描仪对模型车
车身进行扫描作业。

在经历了多次扫描后，可以得到该模型车的相关点云数据，
再将这些点云数据储存起来作为逆向模型建立的依据。

（三）点云数据的处理
可以利用NX Image Ware软件进行点云数据处理工作。

将存储的数据输入到
软件中，观察扫描获取的点云数据可以发现，建立的模型车方向不同于软件坐标
轴的方向，不利于建模工作的进行，因此，应该根据软件坐标轴的方向，将模型
车的方向进行调整。

通常情况下，模型车的车身方向应该与X轴保持一致，高度
方向与软件坐标系上的Z轴的正方向应该处于方向一致的情况。

为了达到上述的
有利于建模工作进行的情形，可利用软件中的Rotate命令将收集到的点云数据进
行调整操作，通过多次的数据调整工作，可保证模型车与软件坐标轴两者的方向大致相同。

由于在对模型车车身扫描时，会将试验台上的外形扫描成点云数据。

而试验台表面被扫描成的点云数据会影响之后逆向模型构建的准确性，因此，需要在构建模型前，将这些多余的数据删除。

通过上述做法，不仅极大程度的减少建立模型时多余数据的干扰，还能通过减少点云数据量，减少软件运行工作量，有利于提高电脑运行速度以及减少运算时间。

（四）逆向造型
可通过使用UG NX软件对模型车进行逆向建模操作。

将经过电脑处理过的点云数据输入到该软件中，便能实现对模型车车身进行建模。

可利用模型车的车盖建模过程分析建模操作，在对模型车罩盖逆向建模时不需要利用模型车其他部位的数据，因此可将收集到的点云数据分为罩盖以及模型车其余部分两类，从而简化逆向模型构建过程。

可在罩盖中间的曲面上建立三个平面，并分析点云数据模型同建立平面相交的点，之后可利用节点建立草图。

通过多次的连接节点、绘制草图操作可以实现草图的建立与模型车身情况基本相符。

二、某型军用车车门面板抗弹性能的仿真
通过对军用车的抗弹性能进行仿真处理，能有效实现对子弹以及炸弹碎片等物质在军用车车门面板中运行整个过程的速度以及加速度进行分析。

通过建立有限元模型，再利用相关的显性动力学软件能实现对军用车车门面板抗弹性能的研究，从而加深对军用车车门面板抗弹性能的了解，并不断改进该性能。

（一）物理模型
军用车应用在军事装备中，通常会出现被子弹以及炸弹碎片冲击的现象，因此，要求军用车车身具有一定的抗弹性能，从而对乘员提供一定的保护。

通过建立物理模型，能有效分析影响军用车车门面板弹性性能的因素，从而实现车门性能的良好发展。

通常利用逆向工程的方法建立军用车车门面板的物理模型。

（二）有限元模型
1.材料模型
军用车车门面板通常使用的材料是轧制装甲钢，该材料具有较好的强度以及刚度，因此可将该材料作为研究对象，进行模型构建工作。

2.有限元模型
利用相关的显示动力学软件可以实现对有限元模型进行求解工作。

建立车门面板有限元模型上，通常选用24号材料作为车门面板的模拟材料，将20号材料作为刚性子弹材料。

车门面板模拟材料的塑性应变值通常设置为0.5，当出现车门局部部位的塑形应变值大于该值时，软件将自动将该部位的单元删除掉。

面板通常采用4节点单元建模，并且各单元沿车门厚度的方向分别设定5 个积分点。

通过分析整个车门模型的各个单元之间的接触状况，可以将车门面板作为自动单面接触，而子弹与车门面板之间的接触可定义为自动面与面接触，两者的接触摩擦系数都设定为0.15。

而刚性子弹的建模方式采用六面体单元开展建模作业，并需要设置子弹的速度。

通过测定车门面板中最高强度处的弹性性能可一定程度上代表整个车门面板的弹性性能，其中加强筋处应该是车门面板的最高强度处。

（三）结果讨论与分析
1.侵彻历程分析
在测定子弹或者炸弹碎片冲击到车门面板时的速度时，只能获取它们在刚要冲击面板的初始速度以及完全穿透面板时的射出速度，但是不能保证获取子弹或者碎片在面板中整个历程的完整数据信息。

而利用有限元模型能有效实现上述目
标，获取子弹在面板中的整个速度变化情况。

通过利用有限元方法，能建立子弹
速度曲线，根据曲线的变化情况，能有效分析子弹或者炸弹碎片在车门面板内的
加速度以及速度变化情况。

2.厚度不同的车门面板分析
在分析车门面板抗弹性能时，可对不同厚度的车门面板抗弹性能进行比较。

通常设置面板厚度为1mm，1.2mm，1.3mm等一直至2.5mm。

根据相关的实验
结果可以观察发现，子弹或者炸弹碎片在车门面板中的速度会随着车门面板厚度
的增加而逐渐减小，并且通常上呈直线下降的趋势，发生这一现象的主要原因是
随着面板厚度的增加，摩擦力随着增大。

结论：综上所述，通过构建军用车车身的逆向模型能有效开展对军用车的重
量研究工作，同时利用有限元模型能实现对军用车抗弹性能进行研究。

研究发现，利用建立模型的方法，通过简化军用车车门面板的方式来减轻军用车的重量是可
行的，可在这个基础上进一步进行仿真分析。

而通过有限元模型研究军用车的抗
弹性能虽然存在一定不足，但是有利于促进抗弹性能不断发展，从而保证军用车
在军事装备中充分发挥作用。

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