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...     

弹/枪相互作用引起的运动步枪枪口振动分析

为研究身管结构参数变化对运动步枪枪口振动的影响规律,采用非线性有限元方法建立了运动步枪弹/枪相互作用数值计算模型。借助压力测试系统对运动步枪进行了膛压测试试验;使用高速摄影设备实测了枪口在发射过程中竖直方向的振动规律,通过对比枪口实测数据与数值计算结果验证了模型的正确性。数值模型为研究参数变化对枪口振动的影响提供了理论基础,研究结果对工程实践具有一定实际意义。     

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。     

某攻坚弹立靶密集度问题研究

针对某攻坚弹立靶密集度散布偏大问题,在分析了该攻坚弹结构特点和发射过程的基础上,采用故障树分析方法和对比分析方法对立靶密集度散布偏大原因进行分析,最终确定攻坚弹尾翅片卡槽缺口由直角改变为弧形,导致攻坚弹尾翅箍在膛内提前脱落,尾翅片提前张开,碰撞变形环或制动环,使弹丸在膛内受到扰动力,飞行时偏离了正常轨迹,是立靶密集度散布偏大的根本原因,并对此进行了试验,试验结果和分析结果一致。     

破片模拟弹侵彻钢板的有限元分析

根据破片模拟弹侵彻钢板的实验研究,采用MSC.Dytran对破片模拟弹侵彻钢板的侵彻过程、侵彻特性、钢板的破坏模式以及弹体的侵彻速度、靶板的侵彻阻力进行了有限元分析,并将分析结果与实验结果进行了比较.分析结果表明,破片模拟弹冲击钢装甲的侵彻过程可大致分为初始接触、弹体侵入、剪切冲塞和穿甲破坏4个阶段.有限元分析的破片模拟弹侵彻特性及靶板破坏模式与实验观测结果有较好的一致性,在靶板破口的正面,与弹体平面凸缘两端接触的部分,变形以剪切为主,而与切削面接触的部分,以挤压变形为主;靶板破口背面为剪切冲塞破坏;有限元模拟的弹体剩余速度与实验结果吻合较好,弹体侵彻过程中弹靶作用界面的速度和侵彻速度近似呈线性变化.有限元分析结果还表明,采用适当的模型,有限元法能较好地模拟破片模拟弹侵彻钢板的侵彻过程、侵彻特性以及钢板的破坏模式.     

弹链供弹机构对自动炮射速的影响研究

弹链作为自动炮的供弹方式,对自动炮的射速有一定的影响。针对弹链供弹系统在运动过程中受力复杂的问题,对弹带进行简化并建立了弹带系统的方程。建立了自动炮刚柔耦合模型并基于试验进行验证,确保了模型的正确性和可行性,分析了弹链供弹机构对自动炮射速的影响。结果表明:弹带系统的刚度系数和阻尼系数会对供弹阻力产生影响;弹链供弹系统所产生的供弹阻力通过作用于拨弹滑板从而影响自动炮的复进过程进而影响自动炮的射速。     

弹丸弹托结构参数对挤进阻力的影响研究

为了研究某滑膛武器弹丸弹托的不同结构参数及摩擦系数对挤进阻力的影响,分别以弹丸弹托的不同结构参数及摩擦系数作为单一变量,利用Ansys-workbench有限元软件分别对其挤进过程进行数值模拟仿真,得到挤进阻力的变化,进而分析该结构参数对挤进阻力的影响,从而为该滑膛武器弹丸结构设计提供了重要依据,也为同类武器的弹托设计提供了一定的参考价值。     

超空泡射弹动力学建模与仿真

射弹高速运动时产生的尾部开式超空泡将改变弹体受力形式及运动稳定性.针对超空泡射弹的特殊运动模式,考虑弹体与空泡壁面的相互作用,建立了射弹动力学模型,提出了数值仿真耦合算法,给出了不同初速下的弹道仿真算例,并计算了射弹尾拍力.结果分析表明,射弹速度随时间呈指数形式衰减,弹体姿态角、角速度及尾拍力周期性往复变化,同时尾拍力随着空泡尺度缩小而减小.较小的初速度使尾拍力提前出现.研究方法与结果为开展射弹结构及弹道散布研究提供理论基础与研究手段.     

新型警用网弹动力学研究

针对反恐防爆作战中非致命性武器的发展需求,着力减小杀伤性武器产生的负面效应,设计了一款定装式新型警用网弹。通过分析网弹结构和原理,建立了网弹发射效果评价参数,基于该标准对网弹进行膛内和膛外动力学分析,推导出了网弹动力学方程,并通过有限元建模分析,得到了网弹飞行的基本参数,证实网弹可获得有效初速,并实现缠绕捕捉目标。对于网弹动力学的研究可进一步促进警用非致命装备的发展,为定装式多用途弹的发展提供了理论依据。     

线膛坦克炮内膛烧蚀磨损规律与等效发射弹数对应关系

通过对批量线膛坦克炮长期跟踪、测量所得数据的整理,经过大范围的调查研究,摸索出了线膛坦克炮因发射弹数的递增产生的内膛烧蚀磨损规律,并通过大量的射击实践,对内膛烧蚀磨损与火炮等效发射弹数对应关系进行了初步探讨.     

考虑充放气过程的某型制导炮弹内弹道计算

考虑到弹底压强、尾翼汽缸内压强变化情况与汽缸张开式尾翼展开关系密切,研究了某型制导炮弹内弹道性能,建立了考虑汽缸充放气过程的内弹道两相流模型.针对尾翼张开异常现象,分析了尾翼汽缸气孔直径变化引起的汽缸压强变化情况,计算结果表明:张开式尾翼汽缸内外压强差随气孔直径的变化而变化,气孔直径变化到一定值时,汽缸尾翼在膛内开始外张.研究结果为分析气孔烧蚀引起的尾翼张开异常现象提供了理论依据.     

多管火箭武器储运发射箱长期储存蠕变性能预测

为探究火箭武器储运发射箱长期储存的蠕变性能,制备复合材料层压板并开展单轴拉伸蠕变试验,获得了单向纤维复合材料主方向的蠕变本构模型参数。采用有限元方法并借助用户自定义材料子程序建立储运发射箱长期储存蠕变的数值分析模型,预测了堆码储存15年后底层发射箱的蠕变变形。以储存后的发射箱作为初始状态建立弹管耦合发射动力学仿真计算模型,进一步分析蠕变对火箭弹发射过程的影响。仿真结果表明:蠕变引起的定向器平行度和发射箱底面平面度的变化均小于技术指标规定值,定向器束的最大残余变形在三维空间内呈马鞍状分布,上、下两行中间位置定向器的变形最大,左、右两列中间位置定向器的变形最小。定向器蠕变变形使得弹管间隙减小,火箭弹在管内运动使弹管之间的动态接触碰撞力增大,离轨速度降低。     

视野缩小,而研制项目继续进行 SDI方案五年

1.天基拦截弹(SBI) 天基拦截弹动能杀伤运载器是一种低轨道军用卫星,用来在敌人射弹处于助推段或后助推段时发射“灵巧”导弹,即天基拦截弹或天基拦截器。该运载器在目前研制阶段大约重800磅,长6英尺。它的重量设想还会减少200磅。单独的天基拦截弹仅重10磅,飞行速度为每秒10公里。每个卫星平台携带10枚这样的导弹。据国防部透露,初步计划这些系统携带导弹的总数约为250到350枚(数量最终取决于射弹的速度)。以估计部署1万到10万枚导弹为依据,利弗莫尔的马歇尔协会建立了其他模型。1984到1987财年中共拨出26400万美元用于     

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。     

引信在膛内的加速度响应分析

研究引信在膛内的受力情况,经典的分析方法是将弹丸和引信看成一个刚体,但随着对膛内问题的深入研究,发现这种方法和实测值出入很大.为更好地计算膛内引信的受力,本文在实测的基础上建立了弹丸引信系统在膛内冲击振动的力学模型,提出利用振动理论计算引信零件膛内加速度响应的方法,并对两种不同类型的弹丸引信系统进行计算比较,计算结果和实测值很接近,并发现此方法在簿壁弹上应用优越性更为突出.     

钢质管道挤压变形过程数值模拟

基于对钢质输油管道挤压变形原理的分析,建立上下刀具加载作用下钢质输油管道挤压变形模型,采用扩展拉格朗日方法求解三维接触挤压问题,完成20号无缝钢挤压变形过程的数值模拟。将模拟试验数据与前人实际试验数据进行对比与验证,模拟结果与实际试验结果吻合。该模型可以用于模拟不同规格管道挤压变形情况,得到管道挤压变形的位移、载荷和应力分布规律,为管道应急抢修提供理论和实践依据。     

基于RccueDyn的自动供弹机故障仿真研究

在Recur Dyn软件中建立了自动供弹机的虚拟样机模型,并采用数值计算方法结合实验数据对模型进行校核,验证了样机的正确性;针对该型供弹机的弹筒变形和弹筒链疲劳磨损等典型故障进行了仿真分析,并将故障仿真结果与正常仿真结果进行了全面对比,发现了相关故障的特点及运动规律。研究结果表明:弹筒变形和弹筒链疲劳磨损将会导致供弹过程中卡弹及供弹不到位等故障发生,解决了以往对该类型故障研究不够深入及可信度不高的问题,为后续故障研究提供一定的参考。     

线膛身管有限元网格参数化建模方法

为了精确快速地建立身管结构有限元网格模型，提出基于Python脚本语言操作单元和节点坐标的参数化建模方法，建立身管结构有限元网格模型。使用该方法能够精确地建立身管内膛(包含药室、坡膛和导向部)和外部轮廓的有限元网格模型，并进行参数化建模。以76 mm火炮身管为对象，建立身管与弹丸耦合的有限元模型，计算弹丸在身管内的全弹道运动过程，并结合相应实验进行验证。研究结果表明：该方法能够精确快速地建立身管结构有限元网格模型。     

身管热变形对步枪射击影响分析

为了研究温度变化对枪械射击准确度的影响,建立某步枪枪管的数值仿真模型。为了研究热冲击作用下枪管温度的分布情况,根据非线性热力学对枪管内壁与外壁的对流传热以及内膛的传热进行数值分析。再将仿真得到的温度场施加在身管上,采用非线性热力学结构耦合,求解出不同温度场分布下的枪管变形程度,并分析了身管弯曲对瞄准基线的影响。通过与实验数据的对比,验证了仿真结果具有可信性,为射击过程中的修正偏差提供重要理论依据。     

含局部初始几何缺陷的凸型锥-环-柱结合壳舱段稳定性仿真

根据大量环肋薄壳结构的建造经验,首先分析了加肋锥-环-柱结合壳加工工艺,指出锥-环-柱结合壳的初始几何缺陷主要缘于焊接,其主要分类标准为肋骨初挠度及壳板凹凸度,同时根据加工过程中焊缝产生的位置判断初始几何缺陷的分布区域;然后,选取了几种典型的初始几何缺陷形态,并采用有限元方法分析了初始几何缺陷形态变化及其幅值变化对舱段理论失稳压力及失稳变形的影响,指出当向内凹陷的初始几何缺陷出现在理想舱段失稳破坏变形的区域时,其对舱段理论失稳压力的不利影响较大,且这种不利影响将随着初始几何缺陷幅值的增大而加大;最后,提出锥-环-柱结合壳加工建造过程中,需尽量避免典型初始几何缺陷。