半穿甲导弹性能的攻角效应数值分析

利用LS—DYNA软件分析弹体攻角和目标运动对穿甲过程中装药安定性、弹体剩余速度及弹头姿态的影响。在穿甲过程中,弹体速度为300m／s,攻角分别为0°,10°和20°,弹体和目标板选择了考虑应变、应变率和温度效应的Johnson—cook材料模型。结果表明：随攻角的增大,装药局部受力显著增大,弹体剩余速度下降,弹头发生偏转;目标运动使穿甲能力减弱,但目标运动会使装药受到的外力在一定程度上减少。     

倾转机翼/旋翼机过渡姿态规划分析

针对带有倾转机翼段的新构型倾转旋翼机复杂的倾转过渡变构型过程,提出一种基于动量叶素理论的高速段倾转走廊边界计算方法。通过低速时机翼失速限制和高速时旋翼可用功率限制建立倾转过渡走廊计算模型,对比了传统构型倾转旋翼机和倾转机翼/旋翼机的倾转过渡走廊差别。对2种构型倾转旋翼机倾转过渡状态下前飞速度、机身迎角、旋翼桨距角姿态进行了对比分析。结果表明：带有倾转机翼段的倾转机翼/旋翼机具有更狭窄的倾转走廊,在短舱角0°状态,倾转机翼段占1/3展长的旋翼机相较于传统构型倾转旋翼机,倾转速度边界从39～57 m/s缩减到41.7～51.2 m/s,倾转操纵难度加大;在大于45°短舱角的倾转前期,同样的前飞速度和短舱倾转角状态下,倾转机翼/旋翼机机身迎角降低约2°,旋翼桨距角增大1°～4°,随着倾转过渡的完成,2种构型倾转旋翼机姿态差异逐渐变小。     

模拟爆炸冲击载荷的防雷座椅跌落试验研究

为提升乘员防护水平,解决实车爆炸防护试验存在的不足,探讨了通过跌落试验模拟评估防雷座椅性能的方法。利用近似半正弦脉冲模拟爆炸冲击载荷,借助加速度峰值和速度变化量与假人损伤之间的相关性分析了车辆底部爆炸冲击载荷的影响程度,完成了模拟爆炸跌落试验台的总体设计,通过1.5 m跌落试验与特定爆炸冲击的对比,验证了防雷座椅吸能行程和假人盆骨加速度、头部合成加速度、颈部轴向力等响应的吻合性。结果表明：跌落试验在误差允许范围内可以较好实现对车辆底部爆炸工况下防雷座椅运动响应和假人损伤响应的模拟。     

薄壳结构跌落冲击仿真与试验研究

为了验证薄壳结构跌落冲击问题动态数值仿真的方法途径,设计制作了带有配重的薄壳结构,测定了材料主要力学性能,利用非线性有限元软件对该结构进行单次和累积结果的多次跌落冲击数值仿真,并进行了验证试验。对该结构的跌落冲击过程、典型位置的加速度响应、塑性变形的仿真、验证试验结果进行了对比分析,结果表明：采用的数值仿真方法和途径能够较好地研究分析薄壳结构的跌落冲击及其他同类问题。     

高压大容量脉冲电容器保压过程中电压跌落的定量分析

针对金属化膜脉冲电容器在实际使用中由于充电结束以后较长的保压时间而产生电压跌落和能量损失,并最终导致脉冲功率电源系统的实际有效储能和储能密度下降这一实际问题,基于一种高压大容量脉冲电容器电压跌落的实验数据,分别从电导特性、自愈特性、极化特性及其与能量损失的相关性出发,推导了介质薄膜电导率与电压跌落的定量关系并进行了电导率测量实验,推导了自愈能量与电压跌落的定量关系并进行了寿命实验,阐述了松弛极化与电压跌落的定量关系并进行了仿真。结果表明,介质泄漏、自愈以及松弛极化在电压跌落中所占比例分别为29.64%、11.75%及58.35%,导致所研究电容器电压跌落的主要因素是松弛极化。     

多孔翅片对封闭腔内自然对流传热影响的多参数优化

为研究多孔翅片参数对封闭腔内自然对流传热的影响规律,数值分析了腔内热壁面所布置多孔翅片长度l、安装位置s、安装角θ、达西数Da和有效导热系数Ke对腔内自然对流传热的影响。结果表明：当Ra=10⁵,使得腔内热壁面■最大的多孔翅片单参数组合为：l=0.35H、s=0.375H、θ=90°,相比无翅片工况提高了33.3%;当Ra=10⁵,应用响应面法分析多参数影响,获得腔内对流传热效果最优的多孔翅片参数组合为：l=0.44H、s=0.34H、θ=101.72°,相比无翅片工况,热壁面■提高了34.4%;当Ra=10⁵,同一达西数下,热壁面■随着多孔翅片有效导热系数的增大而增大。有效导热系数不变,达西数增大同样强化了腔内对流传热。多孔翅片有效导热系数和达西数对提高腔内对流传热具有协同作用。该研究结果能够为改善工业生产中电子元器件的自然对流冷却效果提供理论指导。     

舰船电场传感器水下定位方法

为提高船舶电场传感器在水下测量电场时的定位与姿态测量精度,设计了舰船电场传感器新型水下姿态位置测量装置,提出了利用该装置测量舰船电场传感器水下姿态位置的方法,并研究了水下姿态位置数据处理方法和位置、姿态计算方法。通过对水下姿态位置测量装置的测量误差分析,所设计的测量方法位置精度可控制在1m之内,是一种有效的船舶电场传感器水下定位与姿态测量方法。     

爆炸成型弹丸贯穿靶板靶后破片空间分布模型

深空撞击载荷对探测小天体内部物质成分和结构特性具有重要意义,因此,在考虑爆炸成型弹丸(explosively formed projectile, EFP)可变截面的特性和区分靶后破片来源的基础上,建立了EFP贯穿靶板靶后破片空间分布模型。在靶板厚度30 mm至70 mm、EFP着靶速度1 650 m/s至1 860 m/s的条件下,该模型可以定量预测靶后破片云中各个破片的速度、质量、数量与空间位置的关系。结果表明,相对速度总是随相对空间位置的增加而呈线性增加,相对质量、相对数量总是随相对空间位置的增加而呈幂函数增加。     

串联战斗部前后级作用关系数值模拟研究

利用Autodyn有限元软件采取三维数值仿真的方法,对串联战斗部前后级的作用关系开展研究。基于串联战斗部轴对称的特点,建立了1/2有限元仿真简化模型,通过设置前后级飞行速度0 m/s、100 m/s、200 m/s以及前后级间距10 mm、30 mm、50 mm,利用控制变量法,分析了前后级相对速度、前后级间距对随进子弹受力状态的影响规律。得出了随着前后级相对速度的增大或者前后级间距的减小,随进子弹各点的受力及速度降都会增大的变化规律。仿真结果可以为相关串联战斗部的优化设计提供参考。     

无人机电磁弹射器的综合制动方法

利用直线电机实现无人机在短距离内可控地加速起飞已是固定翼无人机弹射起飞一种新的发展方向。为了使飞机分离后弹射台能在较短距离里完成制动,提出了直线电机弹射轨道末段定子实铁心涡流制动、运用Halbach永磁体阵列的涡流制动和橡胶阻尼制动等三种方式的综合方案,并分别对它们进行了分析计算。当弹射台的速度大于10m/s时,定子实铁心产生的涡流制动效果明显,当弹射台的速度低于3m/s时,定子实铁心涡流制动产生的制动力将迅速下降。Halbach永磁体阵列的涡流制动方式在飞机分离点开始实施,可以增加30%以上的制动效果。通过模型分析和碰撞试验,橡胶阻尼制动作为最后一级制动方式,能够有效吸收能量,实现在较短距离里的制动。     

捷联惯导系统初始对准中的自调平方法

以地空导弹实际应用为背景,研究了静基座条件下速率捷联式惯性导航与制导系统初始对准过程中数学平台的实现方法。对加速度计的测量值进行了归一化处理。针对目前工程实践中有用两个加速度计输出进行调平计算的实际情况,强调必须用三个加速度计输出进行调平计算的技术观点。只有用三个加速度计的输出值进行调平计算,才能解决θ,γ角的象限计算问题,实现θ,γ的全姿态调平。     

着靶速度对侵彻膨胀弹横向效应的影响

在建立弹靶模型的基础上,采用有限元软件LS-DYNA对装填尼龙的侵彻膨胀弹以不同着靶速度侵彻4340钢靶板的过程进行了数值模拟。结果表明:着靶速度对侵彻膨胀弹横向效应的产生有一定的影响。在PELE能够穿透靶板的前提下,随着着靶速度的进一步增加,横向效应的作用区域呈现出先减小后增大的趋势,而PELE穿透靶板后的速度损失越来越小;综合考虑横向效应的有效发挥和常规发射条件,PELE着靶速度的选取应选取800 m/s~1 300 m/s较为合适。     

横向扫描敏感子弹的命中概率分析

为了获得某新型横向扫描敏感子弹对车辆目标的命中概率,结合子弹的运动特点和作用过程,建立了子弹六自由度弹道方程组,并分析了影响子弹命中概率的主要因素,最终建立了子弹识别和命中目标的数学模型.结果表明:命中概率随子弹初始扰动、最大摆动角和弹目距离的减小而增加,当初始扰动小于0.05 rad/s,最大摆动角小于1.12°,弹...     

水射流冲击销毁简易爆炸装置仿真研究

利用LS-DYNA有限元软件对不同速度的水射流冲击销毁简易爆炸装置进行了仿真研究,通过压力、反应度等参数分析了炸药的安全性,讨论了简易爆炸装置在水射流作用下的起爆机理;通过冲击位置、孔径、失效单元数等参数分析了销毁过程的有效性。结果表明,炸药与壳体摩擦产生高压区域是导致简易爆炸装置发生爆炸的主要原因;安全销毁简易爆炸装置的水射流速度应小于800 m/s。     

钨杆超高速侵彻混凝土靶侵彻深度研究

为探究钨杆超高速侵彻混凝土靶的侵彻深度随弹体初速的变化规律,利用125 mm火炮开展钨合金杆弹侵彻混凝土试验,验证了数值模拟的合理性。利用LS-DYNA有限元软件,对超高速侵彻过程进行数值模拟,结合数值模拟结果进一步分析超高速侵彻过程。研究结果表明：(1) 0.2～1.6 km/s速度范围内,弹体质量侵蚀率与弹体初始动能呈线性关系;(2)侵彻深度随弹体初速增加呈现先增加后减小现象,在初速1.2 km/s附近存在侵深最大值约80倍弹径,超高速条件下侵彻深度对于中低速侵彻并无优势;(3)随着侵彻速度的增加,流体侵彻阶段的侵深变化不大,而刚体侵彻阶段大幅度降低,使总侵深大幅降低,导致总体侵深曲线呈现先增大后减小的趋势。     

金属体在海水中运动产生的感应电场建模

分析了金属体在海水中运动产生感应电场的机理。采用镜像法推导了水下垂直和水平直流电流元在海水中的电场表达式,进一步导出了海水中运动金属体切割地磁场而在海水中产生的感应电场数学模型,并计算分析了运动金属体的感应电场大小及空间分布。仿真计算结果表明,20m长的金属椭球体,以4m/s的航速在水下10m航行时,在水下30m左右感应电场的量级为nV/m,并且该电场在空间分布上有明显的特征。     

G45钢破片对中大口径弹体侵彻仿真分析北大核心

为了研究不同质量G45钢破片对中大口径弹药壳体侵彻效应,利用有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA建立破片侵彻壳体模型。将弹药壳体通过等效公式换为Q235钢板,开展了在不同速度下,不同质量G45钢破片侵彻等效靶板Q235钢数值模拟仿真。仿真分析结果表明:相同质量下,G45钢破片撞击靶板侵彻深度与侵彻直径随着速度增加呈现递增趋势;得到了4.7 g,9.8 g小质量G45钢破片在800~1800 m/s速度范围内无法有效穿透中大口径弹体等效靶的结论;19.5 g G45钢破片侵彻20 mm的中大口径弹体等效靶的极限穿透速度范围在1200~1400 m/s之间。     

对接组合体初始姿态影响的建模研究

建立了对接过程对组合体初始姿态影响的解析与数值模型。解析模型采用相对于整体质心的动量矩定理,给出了对接完成后组合体姿态角速度计算的解析表达式。结合追踪器的绝对运动方程和目标器的相对运动方程,建立了基于对接动力学的数值模型。通过单一偏差和组合偏差两种算例,对解析和数值模型得到的组合体初始姿态角速度进行了对比分析。计算结果表明,两种模型绝对偏差在0.07°/s以内,相对偏差在10%以内,另外给出了两种模型在工程任务中各自的适用阶段。     

超音速等离子喷涂连续梯度热障涂层工艺优化研究

采用"双通道、双温区"超音速等离子喷涂工艺制备了Ce-YSZ/NiCoCrAlY连续梯度热障涂层(CG-TBCs)。借助热喷涂粒子状态在线监测系统Spraywatch-2i,分别研究了电弧功率、喷涂距离对Ce-YSZ/NiCoCrAlY粒子速度和温度的影响。实验结果表明,当电弧功率为70 kW和68 kW时,Ce-YSZ与NiCoCrAlY粒子速度达到最高,分别为620 m/s和430 m/s。Ce-YSZ和NiCoCrAlY粉末粒子的平均温度均随电弧功率的增加而上升,但当功率分别达到60 kW和65 kW时,粒子温度的上升趋势不再明显。电弧功率选择在68 kW,喷涂距离定为90 mm左右时,制备的CG-TBCs在经历100次热循环后,其表面和内部均未出现明显的裂纹,具有优异的热震性能。     

舰载武器气动参数估计及弹道重构研究

为了精确计算舰载武器的运动飞行参数,首先以弹体的铅垂运动面为研究对象,分析了弹体飞行过程中的各种误差干扰源,推导了包含误差干扰源在内的纵向扰动运动学方程;然后,利用"系数冻结法"及拉普拉斯变换得到了解析解;最后,建立了以GPS误差源和气动系数误差干扰源为状态变量的系统状态方程和以GPS伪距测量的系统量测方程,并采用卡尔曼滤波算法进行了数值计算,计算结果表明:速度精度稳定时可达±0.5m/s,x方向上的位置精度收敛于±8m范围内,y方向的位置精度收敛于±10m范围内,同时还能获取到精度较为可观的姿态角信息。