基于刚柔耦合的火箭发射箱振动特性仿真研究

火箭武器弹-架系统的振动引起火箭弹的初始扰动,振动结果集中反映到定向器管口上,而发射箱的柔性变形对振动结果的影响不可忽略。通过建立某火箭武器发射箱基于弹管碰撞作用的刚体振动模型,并考虑发射架和定向器的柔性变形因素,用动力有限元法建立发射箱的柔性多体模型,经仿真计算和模型验证,对刚体振动结果和柔性变形结果耦合叠加,得到了发射箱的综合振动特性结果,掌握了影响发射箱振动的因素和规律,进行了火箭弹初始扰动的计算。研究方法和计算结果为某火箭武器初始扰动分析、弹道修正及提高射击精度提供了参考,也为同类火箭武器动力学分析提供借鉴。     

单边约束动力学模型数值仿真中的误差修正方法

针对接触、碰撞等单边约束动力学模型数值仿真中存在的计算误差及约束违约问题,提出了一种误差投影修正方法进行补偿。在利用线性规划模型刻画单边约束动力学行为的基础上,建立了描述接触和碰撞问题的混合线性互补动力学模型,推导出该动力学模型的数值仿真方法。为了减少数值仿真过程中的计算误差以及由此引起的约束违约现象,以双边约束方程为基础,建立一种投影修正算法来修正动力学方程数值求解中的位置和速度误差,进而提高单边约束动力学模型的数值求解精度。通过一个算例验证了修正算法的有效性,结果表明该修正方法能够有效地提高单边约束动力学模型数值仿真的精度。     

多管武器系统密集度仿真技术

多管火箭密集度仿真是提高多管火箭射击密集度和减少多管火箭试验用弹量的前提。从武器系统弹、炮、药、环境一体化的角度,对多管火箭武器发射动力学进行了深入的理论和试验研究,建立了多管火箭武器刚弹耦合的多体系统发射动力学方程,应用多体系统传递矩阵法,实现了多管火箭动力响应分析,利用蒙特卡洛方法建立了多管武器系统密集度仿真技术。实例对某多管火箭武器系统密集度和减少多管火箭武器试验用弹量的优化方案的密集度进行了数值仿真,仿真结果得到了试验验证。     

弹头飞行空间碎片碰撞概率建模与仿真

针对弹头飞行空间环境的日益恶化,建立了弹头与空间碎片碰撞概率的仿真模型。在分析空间碎片分布特征的基础上,根据建模需要描述了其数学运动规律,然后结合被动段弹道参数特点,推导建立了碰撞概率的数学模型。该仿真模型可以有效地计算出弹头在不同碎片密度环境下飞行的碰撞概率,并拟合出碎片密度与碰撞概率之间的关系曲线图。通过仿真计算证明了该模型的有效性,所得到的一些重要结论可为导弹武器的研制者和使用者提供一些借鉴。     

三维空间中凸多刚体实时运动仿真

将计算机科学与理论力学相结合,介绍了多刚体运动仿真的步骤和方法。首先论述了单个及多个刚体的运动仿真步骤以及应用叠加原理计算合力及合力矩的方法。然后,针对刚体运动中的不同碰撞响应类型:碰撞接触与临时接触,分别建立不同的碰撞响应力学模型,前者运用恢复系数理论和动量、动量矩定理建立响应模型,后者通过分析刚体的受力和运动状态建立相应的动力学模型。最后,讨论了该方法的局限性以及适用的范围。     

武器快速飞行的碰撞解算

空战仿真中,由于仿真系统采用时间帧周期方法调控系统的解算,致使导弹等武器的飞行弹道呈离散函数变化,而导弹等武器的飞行相对于靶标(运动或静止)是一个快速运动,这样,武器与靶标的碰撞解算就会引出很多误差问题。针对这个问题,建立了武器与靶标碰撞的适应度模型,提出了用启发式搜索方法检测碰撞点的算法。     

汽车碰撞有限元仿真的并行计算及其性能研究

并行计算是提高汽车碰撞有限元仿真的计算速度和求解能力的有效途径。文章简要介绍了汽车碰撞有限元仿真并行计算的区域分解方法,给出了处理接触时的并行计算流程,分析了并行求解过程以及主要时间开销。在此基础上,研究了两种硬件体系结构和不同处理器数目对计算效率的影响。最后研究了不同的区域分解策略对整车碰撞计算效率的影响。研究结果对最终用户选择合适的硬件平台和计算软件具有指导意义。     

基于发射随机动力学的多管火箭虚拟样机

随机激励是影响多管火箭射弹散布的主要因素,采用传统虚拟样机建模方法只能进行确定性仿真,无法通过随机性仿真研究其随机激励。依据多管火箭发射随机动力学的理论分析,运用虚拟样机软件的二次开发功能,建立了多管火箭发射系统随机仿真模型。通过仿真实例与实炮测试结果对比,验证了所建模型的准确性和有效性,表明该方法对随机系统动力学具有一定的工程研究价值。     

自行车碰撞事故的动力学响应仿真

基于多刚体动力学计算方法,通过对一起真实汽车碰撞自行车事故的仿真再现验证了模型的正确性,研究了碰撞后自行车骑车人的动态响应和身体损伤。然后分析比较了汽车对自行车不同碰撞速度下,骑车人的动态响应和损伤差别,模拟结果表明碰撞车速高低会影响骑车人身体部位与汽车的碰撞点位置及人体受到伤害的严重程度,以此可为鉴定类似碰撞事故起辅助参考作用。     

材料性能对汽车碰撞散落物运动特性的影响

为研究汽车碰撞散落物的材料性能对其运动特性的影响,进一步完善交通事故再现中汽车碰撞散落物的运动行为理论模型,建立汽车碰撞散落物的运动学仿真模型,通过仿真试验,模拟了在散落初始条件相同的情况下,汽车碰撞弹性、弹塑性、塑性散落体的运动,分析了在试验条件一定时,3种材料巨能的汽车碰撞散落体的运动特性的异同及其随散落速度、散落高度、散落角度的变化关系.模拟试验结果分析表明:存在散落角度的汽车碰撞散落体其非线性运动轨迹受材料性能影响较大.     

火箭武器对巡航导弹的毁伤效能研究

建立了某火箭武器拦截巡航导弹的毁伤概率模型，分别研究了在集火射击和多射击诸元的情况下对目标的毁伤概率，采用MATLAB语言编制了仿真软件，用蒙特卡洛法进行了仿真计算。仿真试验结果表明，当目标散布较小时，采用集火射击体制对目标的毁伤概率较高；当目标散布较大时，采用多射击诸元体制对目标的毁伤概率相对较高；若在航路上能对目标实施多次齐射，该火箭武器系统能够以较大概率毁伤巡航导弹。     

GTR在火箭点火控制系统中的应用

文章详细分析了目前火箭点火控制系统中常用器件——继电器的性能,针对其动作时间的“摆动”问题,提出采用“全控型”大功率管取代继电器的方法。该方法应用于某单位火箭点火控制系统的设计中,使控制精度由秒级提高到毫秒级,并减小了系统的体积和减轻了维护工作,从而提高了系统的可靠性。该系统已在某单位投入运行。     

基于虚拟样机技术的某型火炮射击精度分析和优化研究

首先建立了反映火炮射击特性的动力学模型和虚拟样机，介绍了灵敏度分析法和广义简约梯度法。定义了基于空间的归一化炮口初始扰动表征射击精度，通过引入相对灵敏度分析方法，基于虚拟样机研究了结构参数对火炮初始扰动影响的规律和显著程度，解决了具有不同量纲的结构参数影响比较难题。通过研究发现，后坐部分质量左右偏心、后坐部分质量上下偏心、高低机刚度、大架刚度和高低机阻尼是影响火炮初始扰动的重要结构参数。利用广义简约梯度法优化了上述对火炮初始扰动有重要影响的结构参数，优化结果表明该型火炮具有较大设计改进空间，说明了虚拟样机技术在武器装备设计和研制领域应用的可行性和优越性。最后，展望了虚拟样机技术在武器装备工程领域的应用前景及下一步工作的研究方向。     

火箭弹在定向管内碰撞运动的仿真研究

建立了火箭弹在定向管内运动的碰撞模型,并分析了火箭弹在管内运动的受载情况,在此基础上,对火箭弹在管内的碰撞运动过程进行建模和仿真计算,得出其运动规律。质量偏心、推力偏心和弹管间隙是影响火箭弹在管内碰撞作用和初始扰动参数值的主要因素,在考虑上述因素存在情况下,对火箭弹的碰撞运动进行仿真计算,得出一些有益结论。仿真研究为某火箭炮发射动力学分析和射击精度提高打下基础,为火箭弹和定向管的结构优化设计与制作提供参考和借鉴。     

高射频浮动自动步枪动力学仿真研究

建立了某高射频自动步枪虚拟样机模型，系统研究了导气装置结构参数、自动机缓冲簧刚度、复进簧刚度等参数对射频的影响规律。光幕靶测试系统获得的试验结果与仿真结果符合一致，为这种步枪的设计提供了有价值的参考。     

快艇机动规避直升机火箭弹攻击战术仿真

提出了一种快艇运用其高速、高机动特性防御直升机火箭弹攻击的战术. 对不同战术想定下快艇机动规避直升机火箭弹攻击的方法分别进行了定性和定量分析, 推导出了火箭弹的运动模型、弹着点散布模型以及火箭弹对快艇的命中判断模型. 对快艇在不同机动方案下规避火箭弹的成功概率和成功枚数进行了仿真计算. 根据仿真结果得出了在特定想定下快艇利用自身特性成功规避直升机火箭弹攻击的机动策略和方法. 结果表明: 当采用最大航速最大舵角转向和在全速航行时采用紧急制动转向方法机动的规避效果最好; 其次是采用巡航速度加速转向或匀速转向机动; 最后是采用航向不变, 紧急变速的方法机动.     

复合材料火箭定向器有限元法数值仿真

以某复合材料火箭定向器为对象,分别建立了3mm,3.5mm,4mm三种壁厚的定向器和火箭的有限元模型进行分析,计算了火箭在定向器内运行的全过程,得到了复合材料定向器的一些有价值的计算数据曲线。数值计算结果与实际数据对比显示,最大偏差不到14%,证明仿真结果是可信的,综合比较,4mm壁厚的定向器是最佳选择。研究表明,用复合材料制成的火箭定向器完全能够满足工程需要。     

末制导炮弹模拟系统中运动目标命中条件分析

从末制导炮弹对运动目标射击的特点出发,探索了模拟系统设计中运动目标的命中条件。根据末制导炮弹射击的相关理论,定性地指出了影响运动目标命中情况的三个因素,利用射表并根据模拟系统的设计原理从定量的角度得出了得到命中弹时这些因素必须满足的条件。与手工作业结果和实际射击效果比较表明,得出的结论切实可行,该结论也为末制导炮弹模拟系统中对运动目标射击效果的判断提供了一种有效的方法。     

温度循环条件下固体装药应力及累积损伤研究

为考察外界环境对固体火箭发动机的影响,基于热粘弹性模型,利用有限元方法对其装药进行了温度循环条件下的顺序热应力耦合模拟,给出了温度场和应力场,建立了基于应力的累积损伤模型,研究了其累积损伤及主要影响因素。结果表明,温度循环条件下,装药内部产生交变应力,导致损伤累积。温度转换期间累积损伤增长较快,特别是在高温向低温转换期间,影响最大,并且随着升降温速率的增加,累积损伤显著增加。这为准确评估外界环境对固体火箭发动机的影响提供了参考。     

机枪系统建模与动态特性仿真研究

介绍了实体有限元模型建立的一般过程，以某型机枪为例建立了其发射状态下人-抢-土壤耦合系统有限元模型，分析了其固有特性，并求解其在连发状态下的动力响应，所得结论与实验结果相吻合，验证了有限元模型的正确性。同时，通过模态分析，找出了对武器射击精度影响比较大的结构单元，为结构动力修改、提高武器射击精度奠定了理论基础。