电热轻气炮电弧电阻计算及其弹道分析

该文的主要目的是确定电热轻气炮放电室中的电弧电阻,给出了计算电弧电阻的２种工程计算方法。其中平均电阻法直接由电弧电阻与充气压力、初始电能密度的实验拟合公式确定电阻;电弧通道法则根据电弧的特点推出电弧电阻公式,并通过实验确定有关系数。２种方法均可在电热轻气炮研究的不同情况下获得应用。针对１２７ｍｍ电热轻气炮,文中给出了有关参数分析结果。     

二级轻气炮发射过程数学模型和计算方法

建立起模拟二级轻气炮发射过程的数值方法.运用经典内弹道学理论描述药室内火药燃烧状况和活塞运动过程,可压缩流体一维变截面非定常无粘流动数学模型描述轻气室内气体流动状态和弹丸运动过程,并通过活塞运动状态将两者耦合到一起,建立起二级轻气炮发射过程的数学模型.运用经典Runge-Kutta方法求解药室方程,二阶MacCormack格式和Harten二阶TVD格式求解轻气室方程,通过两部分计算的交替进行,实现了二级轻气炮发射过程的数值模拟.分析不同差分格式对计算结果的影响,MacCormack格式具有较高的整体计算精度,而TVD格式可以更好地捕捉流场中的激波.     

在冲击波纳秒加载过程中水的结晶相变及其动力学现象

在一级轻气炮加载实验中,利用光透射测量技术在线观测了水在多次冲击下发生结晶相变的动力学过程.实验研究表明:当水被压缩到液-固相边界附近,在界面效应的作用下,处于亚稳状态的水迅速局部结晶成核,并且在数十个纳秒内达到对入射光产生散射效应的尺度.固相体积分数随压力递增而增加,当样品中的压力达到平衡时结晶速率逐渐变缓.     

钨合金破片对钢板和铝板的高速穿甲实验及数值模拟

研究钨合金破片对有限厚钢板和铝板的穿甲效应. 采用12.7 mm滑膛弹道枪,57.5 mm/14.5 mm二级轻气炮以及通靶速度测试装置组成实验系统进行3g（直径7 mm）球形钨合金破片对9.64,11.78,14.81,15.89和17.9 mm厚Q235A钢板和10.16,20.38 mm厚2A12铝板的穿甲实验,通过实验获得球形钨合金破片对不同厚度金属板的弹道极限以及对Q235A钢板的极限贯穿厚度;采用扫描电镜（SEM）对实验后回收破片进行了微观结构特征观察,分析了不同弹靶作用条件下钨合金破片的失效机理. 进行了与实验相同弹靶结构的数值模拟研究,通过数值模拟研究了破片对金属板侵彻过程中的阻力变化特征. 结果表明,钢板较高的密度是存在极限贯穿厚度的主要原因.     

电热化学轻气炮及其内弹道模型

该文从分析影响超高速火炮初速的理想工质入手,根据国外超高速发射技术的最新实验研究成果,介绍一种吸收电热化学炮、轻气炮优点的新型火炮装置———电热化学轻气炮。由于该炮在电热化学炮的基础上加入轻质气体这一理想工质,因而能大大改善弹丸后部的压力分布,提高火炮弹丸的初速。该文以内弹道学原理为理论基础,介绍了这种新型火炮装置的工作原理,并建立了其内弹道物理数学模型,为这种超高速射弹装置的设计和实际应用提供了理论依据。     

配筋对混凝土动态特性的影响

采用一级轻气炮驱动飞片撞击实验技术,对3种不同配筋率下的钢筋混凝土靶板进行了动力冲击压缩实验,测得不同冲击速度下的应力-时程曲线. 通过Lagrange分析方法对实验数据进行处理,分析了配筋及配筋率对材料性能的影响. 结果表明:在强冲击载荷作用下,配筋率的增加提高了整体的抗冲击性能;钢筋的加入在一定程度上降低了混凝土材料的刚度和强度.     

强冲击载荷下岩石本构关系研究

研究脆性岩石在强冲击载荷下的力学响应特必和一级轻气炮驱动的飞片撞击实验技术,测量大理岩试件组成的靶板中的应力脉冲波形;应用拉氏分析方法,探讨岩石在高应变率下的力学性质和变形特征。分析得到岩石动态本构关系,深化了对岩石力学性质的认识。     

用拉格朗日分析方法研究水泥石的动态力学性能

通过在轻气炮上作中动载实验获得的应力时间历程曲线，利用改进的拉格朗日分析方法研究了水泥石的动态学性能，并获得了一些有意义的结果，即应力尖变滞回特性，应变率效应及波形弥散特征。     

砂土中直埋穿管光缆爆炸破坏效应研究

研究直埋穿管光缆的爆炸毁伤机理和易损性,针对直径60 mm钢管内穿GYTA33型铠装光缆,设计并开展了55 kg柱状TNT裸药砂土中近距离爆炸破坏原型试验. 试验结果表明,比例爆距为0.316 m/kg时,该型穿管光缆在钢管出现明显弯曲及压缩变形时通信功能完好,比例爆距0.263 m/kg时通信出现中断,该型穿管光缆在砂土中的临界破坏比例爆距在0.263～0.316 m/kg之间;围绕试验结果开展了数值计算,分析了穿管光缆破坏过程机理. 研究表明,近距离爆炸荷载下,钢管会发生局部弯曲和径向压缩变形,钢管变形初期产生严重压缩变形破坏时对管内光缆的高速冲压作用是其破坏的主要原因.      

高速对称加载下改性酚醛碳纤维材料的物理特性

利用一级轻气炮加载技术,对改性酚醛碳纤维材料进行了对称式抗冲击实验研究.探讨了改性酚醛碳纤维材料在对称高速撞击下的物理状态特性,构建了材料在高速冲击下的Hugoniot曲线和Griineisen状态方程,并计算了相应的Griineisen系数.实验结果表明,Griineisen系数与后自由面粒子速度呈负敏感效应的关系.     

三维编织复合材料抗侵彻性能--准静态侵彻实验与弹道侵彻有限元计算的对比

用钢制圆柱锥体对四步法三维编织芳纶／环氧复合材料在MTS材料试验机上作准静态侵彻测试，得到准静态侵彻载荷一位移曲线，并由此计算得到侵彻功一位移曲线。在对复合材料侵彻破坏的细观观测中发现，复合材料主要以拉伸断裂方式为主并在受侵彻面伴有压缩和剪切破坏。由于弹道侵彻破坏很难测量侵彻过程中的侵彻功随侵彻位移的变化，这里用有限元程序LS—DYNA960并结合由准静态得到的破坏判据、复合材料力学性质常数模拟动态侵彻，对比准静态侵彻功一位移曲线和弹道侵彻模拟曲线，两者有较好的一致性，表明用该类复合材料的准静态侵彻性能模拟弹道侵彻性能有一定的可行性。     

不同头部形状弹体高速侵彻混凝土试验研究

为研究高速撞击条件下弹体侵彻能力、弹体侵彻极限速度、弹体质量损失等问题,在高速弹道炮上开展了不同头部形状弹体对混凝土靶体高速正侵彻的模型试验,试验最高弹速达到了1 420 m/s,获得了侵彻深度与侵彻速度之间的关系. 结果表明,随着弹体速度的增加,弹道的稳定性逐渐变差,弹体头部侵蚀加重,当弹体初速度大于弹体极限速度时,弹体出现弯曲破坏,侵彻深度下降;不同的头部形状对弹体弯曲变形、弹体头部侵蚀、弹体侵彻深度有着很明显的影响.     

砂土海床海底管道贯入的数值模拟

为预测砂土海床海底管道贯入深度,在ABAQUS下建立了砂土海床海底管道贯入的耦合欧拉-拉格朗日有限元模型,模拟海底管道在风浪流及自重等荷载作用下贯入砂土海床的过程,研究了管-土界面摩擦系数、砂土内摩擦角、剪胀角及弹性模量对管道贯入深度的影响。结果表明,在海底管道贯入过程中,管道两侧海床隆起,在海床土体内形成了自管道底部延伸至海床表面的连续滑动面,砂土破坏表现为整体剪切破坏形式;管-土界面摩擦系数、砂土内摩擦角及剪胀角均会影响砂土海床海底管道贯入深度,其中砂土内摩擦角对海底管道贯入深度影响最大,而砂土弹性模量则对海底管道贯入深度没有显著影响。海底管道贯入阻力随管-土界面摩擦系数、砂土内摩擦角和剪胀角增加而呈幂函数增大。所提海底管道贯入深度预测公式考虑了管-土界面相互作用和砂土力学特性的影响,能准确预测砂土海床中管道的贯入深度,可为砂土海床海底管道在位稳定性评估提供基础数据。     

桶形基础下沉的条件分析

从桶形基础下沉时的基本方程入手,讨论了影响基础下沉的条件．保证基础下沉可通过增大插入力或减小阻力实现,增加基础重力可增大插入力,但仅靠重力有时并不能达到预定插深．使用负压可同时增大插入力和减小阻力,插入力是由作用在顶板上的桶内外压差产生的,其大小与顶板有效承压面积及压差有关．为产生负压,首先应保证在自重插深时桶与土壤之间有足够的密封,理论最大负压与工作水深有关,但实际可利用的最大负压受排水泵能力、土壤性质及结构强度等因素的限制．使用喷冲和电渗也可以减小下沉阻力．工程应用可将上述各种方法组合使用．     

炼钢转炉顶吹气体射流对熔池的穿透行为

在转炉吹炼过程中顶吹气体射流冲击液面形成的冲击坑对于熔池的成渣速率和冶炼效率有较大影响,是冶炼过程中的重要动力学参数。以1/10氧气顶吹转炉为对象进行了水模型实验,研究了枪位、顶吹气量对射流穿透行为的影响;基于实验与理论分析,讨论了液相表面张力对穿透深度的影响机理;通过引入用于冲击坑形成的射流冲击动能利用指数,建立了更为精确的穿透深度分析模型。研究结果表明:穿透深度随枪位的降低、顶吹气量的增大而增大,冲击直径随枪位的提高而增大但受顶吹气量的影响较小;液相表面张力对穿透深度的影响随着表面张力的增大而加强,随着穿透深度的增大影响更为显著;能量利用指数随着枪位的提高而增大,并基于实验得到了其与枪位的定量关系。     

弹体材料参数对侵深影响规律数值模拟研究

 模拟弹侵彻靶板的物理行为研究强冲击波产生的高温高压复合环境下的材料物性,其力学行为极其复杂。本文以AUTODYN-2D/3D非线性动力学软件为仿真平台,采用逐个变量分析法,仅改变其中一个参数研究其对动能弹侵彻能力的影响。通过对模拟弹侵彻靶板力学行为的数值模拟研究,获得了剪切模量、屈服强度、硬化常数及硬化指数对侵彻深度的影响规律。数值模拟结果表明,剪切模量对侵深的影响并不明显;屈服应力对侵深影响最明显,当弹体材料屈服应力小于等于靶板材料屈服应力时,弹体在侵彻时发生严重变形而不能侵入靶板;硬化常数和硬化指数对侵彻深度也有较大影响,侵彻深度与硬化常数呈正比关系,与硬化指数呈反比关系。     

基于修正空腔膨胀理论的随进弹丸侵彻规律分析

针对串联随进战斗部中弹丸对预开孔靶的侵彻性能,基于经典的空腔膨胀理论解析模型,建立修正的空腔膨胀理论模型,对不同尺寸预开靶孔的弹丸随进性能进行了分析. 研究结果表明,预开孔深对改善弹丸综合侵彻性能有一定的限制,尽可能提高预开孔径是提高随进弹丸侵深、降低过载的有效方法. 所建立的解析模型得到实验的验证.     

取土器贯入土体引起土体扰动的理论分析

为了研究取土器贯入对土体产生的扰动影响,基于贯入问题的半无限空间特性,根据半无限空间内球孔扩张产生的变形和应变解,推导出取土器贯入土体过程中产生的应变公式.分析了取土管中心线上土体单元应变变化和其影响因素,并与Balign的结果进行了比较.结果表明,取土器贯入土体对其内部土体产生了扰动影响,其中对两端土体扰动相对较大,中间土体相对较小.取土器径厚比、长径比均对贯入过程中土体单元的应变产生影响.     

采用DDPG算法的弹道导弹突防诱饵分布空域

求解弹道导弹突防诱饵最佳分布空域，对导弹突防过程进行建模，建立导弹与诱饵运动模型、拦截器导引头识别模型以及突防效果评价模型。利用深度确定性策略梯度（deep deterministic policy gradient， DDPG）算法，仿真分析多种诱饵数量情况下的不同空域分布对突防效果的影响。结果表明，弹道导弹存在突防效果有效的空域分布，诱饵数量越多，突防效果越好。但是，随着诱饵数量的增加，突防效果的增强也会减弱，诱饵分布在导弹周围x≤10 km、y≤10 km、z≤10 km的空域范围内，导弹具有有效的突防效果，验证了模型的可行性。     

基于视觉传感的激光-MIG复合焊熔透闭环控制

在对接焊中,坡口同隙的波动会导致焊接熔透状态的变化,为保证稳定的熔透,需要对焊接熔透状态进行实时检测和控制.针对CO2激光-MIG复合对接焊,建立了基于视觉传感和DSP的熔透状态实时检测与控制系统,获取了清晰的熔池背面图像,经过适当的处理得到了熔池背面熔宽的信息,并通过调节焊接速度或控制电弧电流,对熔透状态进行了控制.结果表明:即使在间隙明显波动的情况下也获得了熔透可靠、背面熔宽均匀的焊缝,从而实现了复合对接焊熔透状态的闭环控制.