连射身管温度场及弹丸扰动分析

以小口径自动步枪枪弹和身管为研究对象.建立身管温度场有限元模型,在传热学的基础上结合内弹道计算结果分析身管传热,得到连射情况下的身管温度场,并以此为边界建立连发射击身管-弹丸热力耦合有限元模型,加载内弹道膛压曲线,采用有限元显示动力学分析弹丸膛内变形以及运动特性.研究结果表明:温度升高引起弹丸材料变形和应力变化是导致弹...     

火炮身管内膛损伤机理分析

身管是火炮的关键部件,也是最易损耗的部件之一。火炮在发射过程中,身管内高温、高压的气体对身管内膛造成严重的损害,使身管内膛出现裂纹、龟裂、膛线脱落,严重影响火炮的射击精度和身管寿命,甚至会产生炸膛,危害到发射人员的安全。所以急需对身管内膛损伤进行机理分析,以利于身管寿命的检测和维护。以身管损伤的一般规律为主线,从损伤的5种形式入手,详细地讨论了身管常见损伤形式的原因和影响因素,并对其进行了机理分析。研究结果表明,身管内膛损伤主要是由于高温高压的火药气体和弹丸的挤进摩擦导致的,常见的物理反应损伤为内膛裂纹、内膛挂铜和内膛烧蚀,常见的化学反应损伤为镀铬层脱落,而内膛磨损是在物理反应和化学反应耦合作用下产生的损伤。     

火炮身管寿命分析与计算

分析了射击时弹丸挤进过程 ,建立了弹丸初速下降量与炮膛内膛磨损量计算模型 ,并以某火炮为实例计算了该炮弹丸初速下降量与炮膛内膛磨损量之间变化关系 ,分析了弹道峰现象 ,为身管寿命预测提供理论依据     

弹丸膛内运动姿态动力学仿真

在Solidworks中建立了较精确的线膛炮身管模型及其他部分的实体模型,导入机械系统动力学分析软件ADAMS中进行了装配和约束,形成了弹丸发射的动力学模型。利用ADAMS软件进行了二次开发,建立了内弹道解算的模块,应用ADAMS软件中的位移、速度等函数,以状态变量的形式建立了反后坐装置的力元,模拟了弹丸在膛内的运动过...     

火炮身管锥度对弹丸起始扰动的影响分析

火炮身管设计时,根据强度理论有一段圆锥段,身管圆锥段锥度的大小影响近炮口段身管刚度的大小,刚度大小对于弹丸起始扰动的影响规律值得进行研究。针对这一问题,建立某大口径火炮弹炮耦合全炮动力学有限元模型,计算不同工况下锥度为c=0°、c=0.38°、c=0.73°和c=1.17°时弹丸膛内的运动规律。分析结果表明,对建立的某大口径火炮而言,在保证身管质量、质心不变的前提下,身管锥度越小,即身管近炮口段越粗,身管近炮口段刚度越大,越有利于减小弹丸起始扰动。     

某加农炮身管内膛烧蚀磨损对内弹道性能的影响

通过对某加农炮的身管烧蚀磨损特征数据进行分析整理,确定了身管烧蚀磨损特征面,采用了多特征面来表述火炮内弹道性能变化。将该研究方法具体用于某加农炮身管特性的研究,建立了该加农炮的内弹道性能与其身管内膛烧蚀磨损特征量之间的关系模型。     

火炮身管膛线磨损量光学检测方法

火炮身管膛线的技术状态直接关系到火炮的射击精度、射击安全和身管寿命。为了提高检测精度和检测效率,提出了一种基于结构光的火炮膛线磨损量检测方法。通过光学检测装置获取身管内膛结构光图像,利用结构光条的变形量计算膛线的实际高度,进而与膛线标准高度比较得到身管内膛径向实际磨损量。该检测方法实现了对身管膛线技术状态的非接触检测,自动化程度高,标定过程简单可靠。经实验验证,该方法能够实现现役各型火炮身管膛线亚像素级的高精度检测,检测误差小于0.01 mm,对于提高火炮制造验收精度和效率,准确预估火炮寿命具有重要的理论意义和实际应用价值。     

面向惯性装填的输弹运动研究

为实现不同装填角度下弹丸的卡膛速度一致性和降低输弹运动的峰值功率,以提高输弹一致性和减轻动力系统负荷,根据惯性装填工作原理,运用非对称式S型速度规划方法调整输弹运动状态,并基于虚拟样机仿真建立了参数化的输弹运动模型。以弹丸的卡膛参数为约束,面向惯性装填建立输弹运动优化模型,以实现不同装填角度下弹丸的卡膛速度一致性及降低输弹峰值功率。采用多岛遗传算法和修正可行方向法组合优化策略求解优化模型,优化结果表明：优化后的输弹运动可实现不同装填角度下弹丸的卡膛速度一致性,且输弹运动峰值功率降低了14.9%,验证了该方法的有效性。     

平衡炮内弹道不平衡冲量技术研究

基于某型平衡炮的弹道试验,研究了不平衡冲量对无后坐力身管武器系统的影响。建立了实体模型并装配平衡体和弹丸,利用有限元分析了阻力曲线并代入编写好的内弹道程序,计算出弹丸与平衡体的运动曲线,将其作为位移荷载导入有限元中,进行了内弹道的有限元分析,进而分析了内弹道过程中的不平衡冲量。根据结果对弹丸、平衡块行程和平衡体质量进行调整,得出不平衡量基本趋于零的结构参数,为无后坐力身管武器的相关设计提供了一定的参考。     

基于混沌量子粒子群的舰炮身管多目标优化研究

舰炮的炮口扰动是影响舰炮射击精度的重要因素。为了减少舰炮的炮口扰动，优化身管结构，建立了柔性身管的有限元模型并将该模型的模态计算结果与模态试验测试值进行对比,证明建立的柔性身管有限元模型是有效的。提出了混沌量子粒子群算法与动力学联合优化的方法，进行身管和炮口的多目标优化，优化结果表明：优化后的炮口中心的线速度、角速度和角位移与优化前相比显著减小，身管质量有所降低，结构更加合理，该优化方法有效可行，为下一步全炮总体优化设计提供了一定的借鉴。     

不同初速弹丸对靶板的损伤仿真与评估

为了研究弹丸对武器装备的损伤,建立弹丸侵彻多层靶板的有限元模型,对不同初速弹丸侵彻多层靶板进行仿真试验,引入等效应变及等效应力参量以精确描述靶板损伤,提出一种基于多元统计分析对靶板损伤进行评估的方法。结果表明：利用该方法所得到的计算结果与理论分析结果完全一致。这说明基于多元统计分析的靶板损伤评估方法能够正确地评价仿真实验中目标靶板的战损程度,因而可以进一步应用于装备侵彻损伤评估与易损性研究中。     

ABAQUS二次开发在发射场坪参数化建模与分析中的应用

发射场坪是发射系统的重要组成部分,为了能够快速准确地建立含场坪效应的发射装备非线性有限元动力学模型,实现仿真分析的自动化,引入ABAQUS二次开发技术,利用ABAQUS自带的RSG编制发射场坪参数化建模分析的插件界面,并编写对应的内核脚本程序与之级联,级联成功之后即可实现场坪建模、分析的参数化操作。该方法避免了重复建模,有效提高了仿真分析过程的自动化程度,为场坪的响应特性研究提供了有力的支撑。     

电磁发射弹丸飞行弹道仿真

针对电磁发射弹丸飞行弹道进行仿真研究，在建立刚体六自由度飞行弹道模型的基础上，采用时频分析和涡流分析方法，建立电磁-动力学耦合模型分析弹丸出膛时由于膛内振动带来的炮口扰动，采用动网格技术建立电磁-气动耦合模型分析弹托分离产生的气动扰动，从而得到了电磁发射弹丸的飞行弹道模型。以得克萨斯大学先进技术研究所设计的IAT-HVP为例，仿真分析了弹丸以1117 m/s初速、0°射角出膛时弹丸出口扰动对弹体速度和气动特性的影响，并得到其飞行200 m的弹道曲线。仿真结果表明，受电磁发射一体化弹丸出口扰动的影响，弹体落点相比理想弹道产生了24%的偏差，其中炮口扰动引起的偏差最大，其次是弹托分离。     

加筋板架抗动能穿甲的等效防护厚度研究

为研究舰船舷侧结构抗穿甲性能,采用有限元分析了两种典型工况下板架的穿甲破坏模式、弹体的剩余速度和板架的变形吸能规律,提出了基于剪切冲塞模式的剩余速度理论计算模型,比较了不同等效计算方法得到的结果,并将理论计算结果分别与相关文献的实验结果和本文的有限元计算结果进行了比较,两者之间均吻合较好。结果表明,加强筋对板架的抗穿甲性能影响较大,而板架的实际等效厚度是决定其抗穿甲性能的主要因素;不同的等效计算方法与模型相对尺寸、弹体冲击速度以及命中位置有关,对于弹体直径相对较大且初始冲击速度较高时,不同的等效计算方法得到的结果基本一致。     

不同密度弹丸对靶板的损伤仿真与评估研究

为研究不同密度弹丸对武器装备的损伤，建立弹丸侵彻多层靶板的有限元模型，对不同密度弹丸侵彻多层靶板进行仿真试验。不同于传统的宏观破口尺寸损伤表征参数，引入等效应变及等效应力幅值来精确描述靶板损伤，并提出了一种基于多元统计分析对靶板损伤进行评估的方法。计算结果表明：利用该方法所得到的评估结果与理论分析结果完全一致。这说明基于多元统计分析的靶板损伤评估方法是切实可行的，可以进一步应用于装备损伤评估与易损性研究中。     

型钢混凝土桁架转换层的监控与分析

对贵阳市某大楼型钢混凝土桁架转换层进行了施工期间的监控,并利用有限元分析软件ANSYS建立了带有型钢混凝土桁架转换层的结构有限元分析模型.针对工程中连接、构造和施工影响等相关因素进行有限元模型的对比分析,明确各因素对桁架受力的影响.结合施工阶段的监控数据,分析此工程中桁架受力状态的成因,为准确判断工程在正常投入使用后的...     

采用弹道修正技术的红外干扰弹性能优化

针对弹道修正弹的高维非线性特性导致的性能优化难题,改变概念设计阶段传统的串行设计方式,提出了一种基于实验设计(Design Of Experiments,DOE)和响应面(Response Surface Methodology,RSM)的智能优化算法,定义基本的弹丸结构模型以及相关的设计参数.在DOE的基础上,将设计...     

基于OpenFOAM的某型炮弹初始段气动仿真研究

为研究某型炮弹初始段的气动特性并获得相关气动参数,运用结构化网格划分方法建立该型炮弹初始段仿真模型;依托OpenFOAM软件平台,应用可压缩流动求解器对初始段气动特性进行仿真,并提取可用于外弹道设计中的相关气动参数;将仿真结果与风洞试验值进行对比,发现可压缩流动求解器的仿真结果具有很高的精度,完全满足该型炮弹高精度射表的编制要求．