用Amesim打个炮！

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这篇文章，笔者教你如何用Amesim打炮！

请注意，这里说的“打炮”，不是你想的那个“打炮”！而是指它↓↓↓

（配重式）抛石机

配重式抛石机（下文简称抛石机）是古代战场上常用的军事机械装置，其在名称上还有诸如旌、砲、霹雳车、投石器等多种称谓。抛石机的炮架上方横置一个可以转动的轴，轴上固定一根杠杆，杠杆的一端是配重物，另一端用绳子连接弹袋用于放置待发射的石弹。发射前先将放置石弹的一端拉下，配重物随之上升；将石弹装入弹袋后放开，让配重物下落，石弹也顺势抛出。

抛石机可以将巨石或燃烧的炮弹投入敌军，杀伤力巨大。在火炮发明并被大规模应用于实战之前，抛石机一直是中外兵家所钟爱的破城重器。

影视作品中战场上的巨型抛石机

本文就向大家展示如何用Amesim仿真抛石机的发射过程。

抛石机的建模仿真

在Amesim中采用2D机械库元件搭建抛石机发射的仿真模型，如图所示。

抛石机发射的Amesim仿真模型

模型搭建完成后，设置合适的仿真参数，在仿真模式下提交运算，提取仿真结果如下所示：

抛石机发射仿真动画1

抛石机发射仿真动画2

石弹发射轨迹曲线

抛石机建模要点

文末提供了仿真模型（采用17版本创建）的下载链接，供大家参考，文中不再对建模过程做详细说明，仅罗列以下几点建模的技巧和要点：

1）关于全局坐标法和局部坐标法

采用2D机械库建模时，对模型进行初始化装配有两种方法，即全局坐标法和局部坐标法。其中，全局坐标法更直观、更容易理解，但建模灵活性较差；而局部坐标法在进行模型初始化时更加灵活便捷，尤其是要改变模型的初始位置状态时，优势十分明显。笔者一般采用局部坐标法，也推荐大家采用这种方法。

采用局部坐标法建模时，构件的局部坐标用来定义构件自身各点的相对位置，或者可以理解为，局部坐标用于确定构件自身的关键形状和尺寸；而模型装配的初始位置状态则由以下两方面决定：一是各构件之间的连接关系，二是各构件的全局坐标初始值，主要包括构件角度（即相对坐标系相对于全局坐标系逆时针旋转角度）、重心的全局坐标以及相对坐标原点的全局坐标（注：实际建模过程中，根据模型的自由度及可能的装配姿态，锁定某些初始位置状态变量，这几个坐标值只需要设置其中的某几个即可）。

2）柔性杆的建模

本文在搭建抛石机杠杆模型时，将杠杆分成了多个部分，每一部分分别用元件dynamic_plmbody建模，然后用元件plmpivot将它们铰接。这种方式可以模拟杠杆的弯曲刚度，从而把它当作柔性杆处理（类似于有限元思想）。当然，这只是一种可行的柔性杆建模方式；如果要重点考虑构件的柔性，还是建议大家采用导入有限元的方式。

3）构件轮廓

本文在建模时，为了使可视化模型更接近真实，对杠杆、配重物和弹袋分别采用data表文件描述其轮廓。以配重物为例，设置其轮廓参数如下所示。