Real-time calculation of fragment velocity for cylindrical warheads

To simulate explosion fragments, it is necessary to predict many variables such as fragment velocity, size distribution and projection angle. For active protection systems these predictions need to be made very quickly, before the weapon hits the target. Fast predictions also need to be made in real time simulations when the impact of many different computer models need to be assessed. The research presented in this paper focuses on creating a fast and accurate estimate of one of these variables - the initial fragment velocity. The Gurney equation was the first equation to calculate initial fragment velocity. This equation, sometimes with modifications, is still used today where finite element analysis or complex mathematical approaches are considered too computationally expensive. This paper enhances and improves Breech’s two-dimensional Gurney equation using available empirical data and the principals of conservation of momentum and energy. The results are computationally quick, providing improved accuracy for estimating initial fragment velocity. This will allow the developed model to be available for real-time simulation and fast computation, with improved accuracy when compared to existing approaches.     

箭(弹)级间螺栓法兰连接结构冲击失效实验与数值仿真

基于火箭(导弹)级间螺栓法兰连接结构,简化设计并制作了一组原理性实验件,利用ABAQUS软件建立有限元模型,设计并进行了多次落锤冲击失效实验,其中包括轴向和横向两种工况,考虑了螺栓均布与非均布、螺栓直径和螺栓-栓孔间隙等不同结构特点。实验过程中采集了螺栓力时程响应数据、柱段关键点应变时程响应数据、锤头冲击力和冲击速度及连接界面开缝位移等多组数据。根据实验效果和实测数据,分析了连接结构冲击失效机理,并对比验证发现有限元模型数值模拟效果和精度与实验结果吻合较好。研究结论可为箭(弹)级间连接结构抗冲击设计提供参考。     

相似分布特性准则下的高斯混合项聚类-合并算法

针对高斯混合模型估计非高斯系统时高斯混合项呈指数级增长问题,提出一种基于相似分布特性准则的聚类-合并方法。通过分析高斯混合项的分布特性,基于扩展积分均方误差代价函数搜索最优置信范围,并对混合项进行高斯聚类,进而获得具有不同分布特性的高斯簇。为防止高斯簇间对高斯子项的重复利用,引入局部最近邻思想对交叉高斯项进行重新分配。采用并行多元素合并方法对高斯簇中的混合项进行合并,在保证无偏性基础上减少下一时刻混合项数量。仿真结果表明,改进算法在保证跟踪精度的同时还可有效提高算法效率。     

船舶轴频电场跟踪

针对轴频电场包络跟踪中先验信息缺失的问题,研究了船舶轴频电场跟踪对传感器阵列的基本要求,引入了一种基于最大似然选择的多初值渐进更新扩展卡尔曼滤波算法。建立船舶轴频电场包络跟踪的状态空间模型,用水平电偶极子对船舶轴频电场包络进行建模;建立基于最大似然选择的多初值模型;基于轴频包络信号特征,研究了对传感器阵列排布方式的要求。仿真结果表明,利用轴频电场包络对船舶进行跟踪是可行的,要求传感器阵列至少由3个传感器组成,且3个传感器不在一条直线上;在传感器阵列满足要求的情况下,该算法可以有效解决轴频电场包络跟踪中的先验信息缺失问题,具有较高的实用价值。     

PMI泡沫夹层结构雷达天线罩间接热-结构耦合分析与实验研究

机载PMI泡沫夹层结构雷达天线罩在环境温度变化时将产生表面变形现象并影响其使用性能,但对天线罩热变形结果进行实时检测分析具有一定难度。通过ANSYS间接热-结构耦合法建立了分析模型,对天线罩进行了计算分析,采用热膨胀片状模型进行了理论分析,在此基础上,设计并开展了温度冲击实验研究。结果表明, PMI夹层结构天线罩的热-结构耦合变形综合应变趋势是棱边处膨胀程度最大,由边缘至天线罩透波面中心处,膨胀程度逐渐减小;间接热-结构耦合计算应变值与实测应变值之间平均相差35.08%,间接热-结构耦合分析方法与模型具有一定的可信性。     

反电动势对无扰载荷航天器精确定向的影响

无扰载荷航天器中非接触式作动器反电动势会引起有效载荷模块与支持模块之间的耦合,影响有效载荷模块的精确定向性能。通过建立无扰载荷航天器的耦合动力学模型,分析非接触式作动器反电动势对有效载荷模块精确定向性能的影响。考虑六支杆立方构型无扰载荷接口,结合拉格朗日方程和牛顿欧拉方法建立有效载荷模块平台动力学模型。推导非接触式作动器的输出力模型,并引入有效载荷模块平台动力学模型,给出考虑非接触式作动器反电动势的耦合动力学模型。将支持模块上飞轮动静不平衡引起的谐振作为干扰力矩,建立了无扰载荷航天器在轨定向状态的Simulink仿真模型。仿真结果表明,反电动势系数越大,干扰力矩对有效载荷模块的影响越大,有效载荷模块精确定向精度越低。     

基于扩展标记变迁模型的时钟同步协议正确性验证

时钟同步协议是时间触发网络的一个重要组成部分,是时间触发网络实时性和确定性的关键。本文基于扩展标记变迁模型对时钟同步协议进行建模,基于模型检测方法对协议是否满足正确性属性进行验证。验证结果证明了在不同启动场景下时钟同步网络协议的正确性,也表明了扩展标记变迁模型对于协议验证的有效性。     

指数寿命产品可靠性增长试验的Bayes分析

针对指数寿命产品的定时、定数截尾试验方案,推广了Mazzuchi-Soyer模型的应用范围。首先引入模型假设,以狄氏分布作为先验分布,综合利用产品研制的历史信息和专家信息,结合产品研制各阶段试验数据,给出了各阶段可靠性的联合后验分布。然后利用Gibbs抽样算法解决后验推断计算问题,得到各阶段产品可靠性的Bayes点估计和区间估计。最后给出产品可靠性增长分析实例,表明了模型的优越性。     

逐步Ⅰ型混合截尾试验下Burr部件的可靠性分析

在逐步Ⅰ型混合截尾试验下,研究了Burr部件寿命参数及可靠性指标的极大似然估计和Bayes估计.利用简单迭代方法,给出了寿命参数和可靠性指标的极大似然估计的数值解.然后利用Lindely Bayes近似算法得到了平方损失下寿命参数以及可靠性指标的Bayes估计.最后,运用Monte-Carlo方法对各估计结果作了模拟比较,结果表明Bayes估计较极大似然估计的误差小.     

动态武器目标分配问题的马尔可夫性

动态武器目标分配(weapon target assignment,WTA)问题是军事运筹学研究的重要理论问题,也是作战指挥决策中迫切需要解决的现实问题。在对动态WTA问题进行描述分析的基础上,运用随机过程理论证明了动态WTA过程的马尔可夫性;给出了该马尔可夫决策过程的状态转移概率的解析表达式,并对其状态特点进行了简要分析。研究结果可以为动态WTA及相关问题的研究提供理论和方法依据。