着速和着角对硬目标侵彻过载影响的数值仿真分析

利用数值仿真工具LS-DYNA3D,对整体侵彻弹侵彻有限厚混凝土靶板问题进行了数值模拟实验。仿真结果表明,着速和着角对侵彻过载有很大影响,着速越高,侵彻过载峰值越大;着角越小,过载曲线越平滑,过载峰值的出现也渐显规律。仿真实验结果与试验相符,为硬目标侵彻引信的设计及性能评估提供参考。     

尖头弹丸贯穿金属靶板的过载分析及仿真

研究了刚性尖头弹体贯穿塑性金属靶板的冲击力学特性,将侵彻过程分为三个阶段,利用圆柱形空腔膨胀理论得到了锥形和卵形弹在各阶段的过载的表达式。采用非线性有限元软件LS-DYNA建立了尖头弹侵彻的仿真模型。对两种弹体以相同初始速度贯穿钢靶板进行了理论和仿真计算,用所得弹道极限速度和剩余速度结果与试验数据做了对比,显示三者一致性较好。通过理论和仿真计算得出了两种弹体侵彻三种厚度钢靶板的过载变化规律。为小尺寸装药的侵彻过载特性评估方法的建立提供了理论参考和分析方法。     

钢靶运动对弹丸侵彻效应影响的仿真研究

为了研究靶板侧向运动对弹丸正侵彻效应的影响,运用ANSYS/LS-DYNA模拟在不同攻角条件下弹丸对不同运动速度靶板的正侵彻效应。计算结果表明:无攻角条件下,当靶板侧向运动时,弹丸的剩余速度小于侵彻静止靶板时的剩余速度,有攻角时则相反;靶板运动速度对弹丸侵彻姿态影响比较明显,且弹轴与初始位置的最大偏转角随弹靶X方向的速度之差的增加而增加。本研究揭示了侵彻运动靶过程中弹丸侵彻姿态、速度等的变化规律,可为打击运动目标的有关弹药设计提供参考。     

弹丸侵彻混凝土的试验与仿真

通过直径125mm的模型弹对混凝土厚靶的垂直侵彻试验,得到了弹丸侵彻混凝土的最大侵彻深度、冲击漏斗坑、震塌漏斗坑尺寸和着靶姿态等参数值.采用ANSYS/LS-DYNA软件,对弹丸侵彻混凝土靶体试验进行了数值仿真,计算结果在侵彻过程、侵彻深度和靶体破坏现象等方面与试验结果吻合良好.为弹丸侵彻混凝土机理分析和模型试验成果扩展奠定了基础.     

卵形弹丸高速正侵彻混凝土靶板的数值仿真

利用非线性动力学有限元软件Ls-dyna对CRH为3的不同弹体材料的卵形弹丸以不同撞击速度对混凝土靶板作用过程进行数值模拟研究,并且与相应的实验进行对比.重点研究了在不同弹体材料及撞击速度下,弹体质量侵蚀结果及其对侵彻性能的影响.发现在该结构下某种弹体材料的弹丸对应着极限穿透深度,即随着侵彻速度增加,其侵彻深度反而减小;且发现弹丸阻力的时程曲线都出现多个比较明显的峰值,速度越大,其峰值也越大.当材料的屈服强度较大时,其峰值波动的持续时间也就变得较长,相应的侵彻深度也会增加.     

组合杆式穿甲弹的侵彻能力仿真分析

设计了一种由钨合金和碳化钨组成的新的组合杆式穿甲弹结构,运用有限元仿真软件对其侵彻半无限钢靶的能力进行仿真分析,发现其在侵彻靶板过程中能够出现结构自锐现象.仿真结果表明组合杆式结构穿甲弹的侵彻能力优于单杆式钨合金穿甲弹.并分析了组合杆式穿甲弹中的钨合金和碳化钨两种弹芯的直径比变化对侵彻的影响,得出在不同着靶速度段对应着不同的最优直径比,此结论能够应用到工程实际中.     

小型侵爆战斗部毁伤多层靶板威力分析与仿真

通过分析弹靶结构,优选可靠的分析方法,对小型半穿甲侵爆战斗部毁伤多层靶板目标的威力进行了理论计算,并利用AUTODYN-2D计算软件,建立了最优化数学模型,对侵彻与爆炸成坑过程进行了分段数值仿真,并与相关实弹数据进行比较,各组数据均显示该种结构的侵爆战斗部在特定弹目交汇条件下,弹体强度满足要求不会产生明显变形,峰值过载不超过装药应力安全限,而且爆破中心位置理想,毁伤效果满足战术指标要求,仿真结果具有较高的可信度,可为同类战斗部的方案设计提供参考。     

高速杆式弹侵彻有限厚靶板数值模拟

运用AUTODYN动力学仿真软件对高速(1.2～3km/s)杆式弹侵彻有限厚靶进行数值模拟。分别计算了Lagrange算法和SPH算法以及不同计算规模下,杆式弹高速侵彻过程,对比分析了侵彻后效的工程计算结果,并研究了不同着速、着靶角和弹丸头部形状对弹丸侵彻后效的影响。算法分析表明,拉氏算法可以更好模拟侵彻界面变化,SPH则可以更好模拟材料破碎飞溅;Lagrange算法0.75mm网格和SPH算法0.5mm粒度即可满足算例问题的计算精度。并指出对高速杆式弹的侵彻研究和设计需要根据着速等初始状态的不同而综合考虑。     

弹体结构对横向增强型侵彻体作用效果的影响

横向效应增强型侵彻体(PELE)的作用原理基于内芯和外层弹体使用密度不同的材料这一物理效应,因而弹体结构可能对作用效果产生重要影响.采用改变内外径比(I/O和长径(L/D)的方法,利用有限元程序ANSYS/LS-DYNA,对PELE以固定速度垂直撞击靶板进行了数值仿真研究.基于仿真结果,分析了弹丸的内外径比和长径比对横向效应的影响.内外径比取0.5～0.7、长径比取3～5时,PELE既能轻易地穿透靶板,使弹杆轴向速度降低不多,又能产生大量具有较高横向速度的破片,有效地发挥作用.     

仿真模型参数对射流成型及侵彻影响分析

为了研究聚能射流成型及侵彻靶板计算中,药型罩罩顶壁厚上网格划分数目对射流成型及靶板径向尺寸对侵彻靶板的影响规律,采用有限差分仿真软件对聚能射流的成型及侵彻靶板进行了数值模拟,得出了不同计算方案下射流成型以及侵彻靶板的计算结果。通过对比分析,确定当药型罩罩顶厚度上划分至少4个网格,靶板径向尺寸至少2.25倍装药口径时,数值计算可得较理想的结果。     

图像自寻的火箭弹侵彻航母仿真分析

图像自寻的火箭弹侵彻航母效果是其作战使用的重要依据。根据弹丸与航母特性构建其几何等效模型与仿真模型,并运用LS- DYNA进行数值仿真;通过对仿真结果的破坏形貌与贯穿极限速度进行验证,表明模型符合实际;利用所建模型进行了不同条件下的侵彻仿真,并根据弹丸的加速度极值分析了其整体受力过载情况,通过对采集的部分关键点进行分析,获取了弹丸局部应力应变情况及其对飞行甲板和舰岛防护板的破坏效果。结果表明,火箭弹对飞行甲板的侵彻性能较好,但对舰岛侵彻效果有限。     

基于粒子群算法的新型主动防护系统的拦截效能分析

点对点式拦截来袭目标的拦截概率较低且高度依赖目标探测系统精度和拦截算法解算精度，针对该问题,提出一种新型的主动防护系统拦截来袭目标的方案,即采用姿态可调的牵引体发射网状弹药,形成面对点式的“网”来拦截来袭目标。在分析网状弹药发射方式及拦截来袭目标飞行轨迹的基础上,建立了网状弹药的牵引体的运动模型,将拦截网的运动状态分解至其牵引体的运动状态,以牵引体的空间位置确定拦截网的有效拦截面积,减少了对网姿态计算的复杂性,同时简化高速来袭目标的运动为直线运动。采用遗传算法改进的粒子群算法解决了防护系统的多个发射参数的优化问题,最后采用蒙特卡罗打靶实验方法,仿真分析了影响拦截效能的参数设计问题,为新型主动防护系统的进一步优化设计提供了技术支撑。     

黑龙江省黑土区水土流失现状分析

东北黑土区是全世界仅有三大块黑土区之一,黑土土质疏松,有机质含量丰富,是最为肥沃的耕作土壤,有＂土中王＂之称,是大自然赋予人类的得天独厚的宝藏。近二三百年来,随着人类不合理的开发利用,珍贵的黑土层正以每年剥蚀0.3 cm~1.0 cm的速度流失。目前黑土区坡耕地黑土层厚度已由开垦初期平均80 cm~100 cm降到20 cm~30 cm。按照现有的侵蚀速率和防治进度推算,40 a~50 a后大部分黑土层将流失殆尽,对区域生态环境及社会经济的可持续发展造成严重危害。     

考虑自动驾驶仪动态特性与攻击角约束的模糊自适应动态面末制导律

在大口径舰炮制导炮弹打击近岸机动目标的末制导段,考虑自动驾驶仪二阶动态特性与攻击角约束,基于模糊自适应逼近与动态面控制提出一种末制导律。构建二维弹目相对运动模型,运用扩张状态观测器估计目标加速度。为零化视线角的跟踪误差与视线角速率,采用自适应指数趋近律设计非奇异终端动态面滑模,设计模糊自适应系统逼近变结构项,削弱自动驾驶仪的控制指令抖振。通过Lyapunov第二法证明了闭环系统中视线角的跟踪误差与视线角速率均一致最终有界。仿真实验表明:该制导律使制导炮弹在打击具有不同加速度形式的目标时,均具备较好的末制导性能。     

Whipple防护结构高速区弹道极限数值模拟研究

受二级轻气炮发射速度的限制,在以往研究中极少进行弹体速度大于8 km/s的Whipple防护结构撞击试验,导致建立高速区弹道极限方程所依据的实验数据并不能完全反映Whipple防护结构在高速区的防护能力。通过将GRAY三相物态方程代入自编物质点法计算程序,对厚靶侵彻、Whipple防护结构高速区撞击等工况进行数值模拟,得到Whipple防护结构在高速区的弹道极限,仿真结果表明其高速区防护能力高于弹道极限方程的预测,对航天器防护结构的设计具有参考价值。     

近距离绳系卫星动力学与释放方法研究

针对绳系子星近距离快速释放问题,研究了短系绳释放过程的动力学特性,分析了适当的释放方式.考虑子星姿态,建立了绳系卫星系统运动学与动力学模型,探索了适合于近距离系绳释放的方式.提出以一定初始速度释放子星,并通过减速释放保证系绳张紧的释放方法.通过数学仿真,分析了释放过程中系绳与子星姿态的运动特性.表明这种方法能够实现绳系子星任意方向的释放,满足快速释放的要求.减速释放过程中系绳轨道面内角度以轨道角速度发生偏移,子星姿态小幅振动,系绳保持张紧.这些动力学特性为以后近距离绳系卫星的释放与的控制提供了重要依据.