B4C／Al复合板中应力波行为分析（Ⅱ）

在已建立的应力波传播模型和研究弹、板间作用力所获结果的基础上,为分析复合板应力的变化,对复合板弹板碰撞承受的应力进行了简化处理,根据应力波传播特性,确定了复合板内能量集中区域,研究了应力波在复合板巾的传播和能耗,并讨论了应力波对陶瓷的作用。通过近似计算,发现烧蚀消耗的弹丸动能较大,在复合板中,Al板的塑性变形吸收了19％的弹丸动能。     

B4C基3DMC防护材料研制

在分析B4C和Al力学特性的基础上,提出三维微观结构复合概念.根据结构决定性能的原则设计材料结构,确定工艺,通过烧结试验优化工艺参数,获得兼有B4C和Al合金特性的B4C基3DMC材料.     

反射波法测试桩基完整性时域曲线的定量分析

利用一维杆件波动理论,同时考虑导致应力波衰减的因素,将应力波衰减系数分为两部分定义：由桩身阻抗变化引起的应力波衰减系数及由桩周土阻尼等因素引起的应力波衰减系数,建立了桩身应力波传播更加合理的数值计算模型。实例分析结果表明,此模型能较好的实现对动测时域曲线的定量分析。     

铝制贮箱箱底初步断裂分析

本报告应用断裂力学方法,对铝合金贮箱箱底进行了初步的分析。应力计算主要考虑了箱底在内压作用下的薄膜应力和由边缘效应引起的弯曲应力以及假定的焊接残余应力。断裂分析包括对表面裂纹临界尺寸的线弹性和弹塑性计算,给出了母材和焊缝处的临界裂纹尺寸;确定了加载20次到201次时所允许的最大初始裂纹尺寸。对一维和二维裂纹扩展模型进行了比较,指明二维扩展模型更为合理。最后对验证实验以及超声波检查配合使用进行了简单的讨论。给出了在本文条件下,贮箱箱底的无损检验标准和确定验证试验的方案。     

陶瓷基复合装甲防12.7 mm穿甲燃烧弹的靶试研究(Ⅳ)

利用12.7 mm穿甲燃烧弹靶试陶瓷基的3种复合装甲板,探讨弹-靶的相互作用,研究陶瓷基复合装甲结构与陶瓷材料的抗弹性能.结果发现:当陶瓷板对弹丸的阻力与弹丸的作用力平衡时,陶瓷板可将弹丸挡在陶瓷板前;Al203陶瓷的抗弹能力优于(SiC+ Si)陶瓷;须约束陶瓷板才能充分发挥其抗弹优势.在分析弹-靶作用的基础上,提出“陶瓷基复合装甲存在陶瓷组元的弹靶临界厚度”概念,当陶瓷厚度大于临界厚度时,陶瓷板能将弹丸挡在陶瓷板前,而陶瓷自身的损害几乎可以忽略;陶瓷材料存在弹靶临界厚度的必要条件是其动态硬度高于弹丸,临界厚度取决于材料动态特性、靶板结构和靶板各组元的结合强度.     

改善Al对B4C润湿性的研究

依据金属Al的特性及其与B4C相互作用的关系,在理论上分析Al对B4C的润湿性,分析理论润湿性与实际润湿性差异的原因,在此基础上,通过实验寻求改善Al对B4C润湿性的方法和工艺,发现升高温度可以改善润湿性,温度由1 050℃升至1 100℃时,润湿角θ由52°降至23°;在Al中添加小量Mg后,真空1×10-3Pa,温度1 100℃×3 h时Al对B4C润湿角由原来的23°降至9°.     

轴向应力波作用下的圆柱壳弹塑性后屈曲

为揭示柱壳屈曲变形的发展机理及屈曲波与弹塑性应力波耦合传播间的关系,运用非线性显示动力学有限元分析方法对承受轴向高速冲击载荷作用下柱壳的弹塑性后屈曲过程进行了研究。分析结果表明:对于柱壳在轴向高速冲击下的弹塑性轴对称动力屈曲,主要屈曲变形发生在柱壳的两端,屈曲变形的产生及发展与应力波在壳中的传播过程密切相关;塑性应力波在整个屈曲过程中起了绝对支配的作用;屈曲波的产生及发展,都与塑性波的传播及反射有关;弹性应力波由于在整个屈曲过程中持续的时间极短,处于次要的地位。     

一种钢-铝金属间隙装甲抗小口径穿甲弹的性能研究

为了研究间隙装甲的靶板间距和倾角对装甲抗弹性能的影响规律,设计了一种装甲钢-装甲铝间隙装甲,并进行了不同初速度15.5 mm穿甲弹侵彻该间隙装甲的试验,研究不同弹丸初速下,弹丸和弹靶的破坏形式和破坏机理,在数值模拟和试验结果具有较高的一致性前提下,进一步研究装甲倾角和靶板间距对装甲抗弹性能的影响规律。结果表明：在一定弹靶条件下,装甲倾角较小时(<20°),倾角效应为负效应,装甲倾角较大时(>20°),倾角效应为正效应;当靶板间距小于弹长时,间隙效应呈现负效应,装甲的抗弹性能下降6.7%～18.9%;靶板间距大于弹长时,随着装甲倾角的增大,间隙效应逐渐向正效应转变,装甲的抗弹能力提高25%。研究结果揭示了该钢-铝间隙装甲的抗弹性能,可以为间隙装甲的设计提供有效支持。     

供弹动作可靠性仿真研究

为了提高供弹机构的供弹可靠性,以某供弹机为研究对象,研究了供弹机的动作可靠性仿真方法,建立了其动力学仿真模型;利用编制的参数化驱动软件,实现了拨弹轮初始定位角度的参数化驱动;通过随机抽样确定拨弹轮的初始定位角,完成供弹机构的参数化驱动供弹仿真;结合可靠性应力强度干涉模型,计算了供弹机构的动作可靠性,并根据仿真结果优化了...     

用应力波理论确定撞击力的探讨

火炮自动机中承受撞击负荷的零件强度计算,现在采用的是近似方法,且计算较复杂。本文把弹性介质中弹性应力波传播理论应用于撞击过程。分析和推导了简单模型条件下的撞击力计算公式,并将得出的结果与根据变形能法推导的撞击力计算公式作了比较。     

穿甲子弹偏心入射陶瓷/钢复合靶板试验

设计并进行了7.62mm穿甲子弹侵彻陶瓷/低碳钢复合靶板的弹道试验,得到了极限速度及陶瓷锥底部半径等数据。分析了锥底半径与入射速度、面板及背板厚度的关系,着重分析了偏心入射时靶板的抗弹机理。结果表明:陶瓷锥可分为破碎区和粉碎区,粉碎区半径约为面板厚度与弹丸半径之和;当弹着点距离陶瓷面板边缘大于5mm时,靶板的抗弹性能变化不大,而弹着点位于距陶瓷面板边缘小于5mm的板边区时,抗弹性能明显降低,靶板的有效防护面积应扣除板边区。     

利用弹道方程计算悬浮弹射击诸元

给出了悬浮弹非标准条件下的弹道方程组,以及弹道条件、气象条件、地形条件非标准时的有关参数的修正计朔椒?建立了一种简单快速求取射击诸元的数学模型并进行了模拟计算.经模拟计算表明:在初始射角赋予非常简单的条件下,只用两条弹道,再通过一次插值,即可逼近目标.此模型和方法可应用于该武器系统的C3I系统中.     

Kevlar纤维层合板抗弹性能的数值模拟

采用Ansys/Ls-dyna建立了Kevlar纤维层合板的三维有限元模型,模拟了Kevlar纤维层合板的抗侵彻过程和抗弹性能,模拟结果与实验吻合较好,证明了模拟方法以及模型参数的合理性.在此基础上讨论了靶板的抗弹机理以及破坏方式,分析得到了随着靶板厚度的变化,抗弹性能会出现一个拐点,靶板破坏方式会发生变化,而在拐点之...     

伪谱法模拟各向异性/非均匀介质中弹性波的传播

数值模拟一直是研究弹性波在复杂介质中传播问题的有效手段之一。各向异性问题和非均匀问题日益引起关注。伪谱法是近年来发展较快、建立在弹性波动方程基础上的一种数值模拟方法。它的主要特征是将波动方程中的空间微分变换成频域中的乘法运算 ,从而只需要较少的空间格点就可以得到较高的计算精度。介绍了伪谱法及其稳定性条件 ;编制了一个适合于小型工作站或者PC机的模拟地震波在二维各向异性均匀 /非均匀介质中传播的数值模拟程序 ,模拟了各向异性 /非均匀介质中弹性波传播理论 ,分析了裂纹以及各向异性界面对波传播的影响     

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.     

二维垂向梯度非均匀介质中弹性波传播特性

研究了二维弹性波在宏观非均匀介质中传播的问题。由于介质物理性质的非均匀性,弹性波在该介质中的传播需用包含介质物理性质的空间导数的非均匀介质波动方程来描述。采用有限元法求解波动方程,重点研究和讨论了物理性质垂向梯度渐变的非均匀介质中弹性波的传播特点。结果显示:波速在垂向上的对称的递增或递减引起平面弹性波的会聚或发散;若波速在垂向上满足双曲余割分布,则弹性波可以在对称轴上周期性聚焦。     

模拟刚性动能弹丸侵彻混凝土的FE-SPH方法

应用动力有限元与SPH相结合的方法对刚性动性弹丸高速侵彻混凝土靶进行了数值模拟分析,使用HJC本构建模型描述混凝土。计算结果与在57气体炮上所获得的实验数据基本吻合,并能再现侵彻过程中弹的运动及混凝土的飞散、应力波的传播等物理现象。计算结果说明这种新的算法及HJC本构模型用来描述混凝土的侵彻问题是可行和有效的。     

水下垂直发射的适配器建模及对内弹道的影响

弹筒间适配器的力学性能直接影响导弹水下垂直发射的动力学特性,是内弹道控制的关键因素。目前,多数研究都简化了适配器受力变形特征的表达,不能体现适配器的非线性力学特性,因此建立的理论模型已具有一定的误差。考虑了实际适配器材料的超弹性和应力-应变滞回特性,建立了一种新的弹筒间适配器动力学模型。结果表明,该模型能够更为准确地描述实际适配器在导弹发射过程中的减振能力,并反映出通过优化适配器的结构能够解决为减小系统振动幅度提高自身刚度带来振动频率增加的问题。     

微型导弹柔性充气翼结构设计与力学变形仿真

以NACA2412为基准翼型设计充气弹翼,采用柔性蒙皮应力分析理论并根据弹翼蒙皮材料强度极限理论建立考虑分布质量影响的改进应力表达模型,据此得到柔性薄膜弹翼允许充气压力范围。分析结果发现:柔性弹翼充气单元尺寸越小,相应的充气压力允许范围越大。采用ABAQUS/CAE软件以不可压缩壳单元仿真柔性充气弹翼在不同充气压力条件下的变形情况,发现非对称翼型充气后中间下凹的翘曲方式并确定柔性蒙皮的危险点,利用翼面典型线分析了充气翼局部力学变形特性。进一步对充气弹翼进行表面覆膜改进分析,获得了良好的结构力学性能改进效果。     

碳化硼表面金属化初步研究

为了降低碳化硼(B,C)与金属钎焊连接的温度,采用真空熔结Al基钎料的方法,在1000℃时对其进行了表面金属化处理,SEM和EDAX观察分析B4C与钎料结合断面的形貌和元素面分布,发现B4C与钎料界面发生了互扩散,界面结合致密,形成冶金结合.