含导弹的内埋弹舱缩比模型空腔噪声试验研究

通过试验的方法研究了含弹的内埋弹舱缩比模型的空腔噪声。研究了不同的来流速度、前缘扰流板、后缘挡板等对含弹的内埋弹舱空腔噪声的影响。通过试验得出结论,来流速度影响空腔内的噪声分布,弹舱的纯音频率也会发生变化;带锯齿的前缘扰流板对弹舱内噪声不会起到抑制作用,反而会增大弹舱内噪声;后缘挡板倾斜角度越大,对弹舱内噪声的抑制效果越好。     

射孔弹自燃原因查找与解决方法

针对超高温射孔弹出现的自燃问题,模拟储层条件（温度和压力）进行射孔试验与分析,形成了分舱排除法试验方法,查找出了自燃的原因,建立了解决方法,新产品广泛应用于生产。超高温高压射孔效能实验装置为射孔技术研究提供了试验平台。     

高过载环境下弹载器件结构动态响应研究

弹载器件的抗高过载设计是新型信息化弹药设计中的一大难点,也是制约各国信息化炮弹快速发展的主要瓶颈之一.目前,弹载器件抗高过载机制的研究主要采用将火炮发射载荷和减载结构简化为线性系统的方法,其研究结论与实弹试验结果存在较大差异.本文针对火炮实际发射载荷和减载结构材料的非线性特性,在建立强冲击条件下弹载器件一维动力学模型的基础上,通过数值拟合方法分别对外界载荷曲线和材料性能实验测得的减载结构材料力-位移曲线进行拟合,然后采用精细积分法递推出弹载器件的相对位移和相对加速度计算模型,并以某型特种弹为例,对其弹载器件的动态响应进行仿真计算,实弹试验验证了计算结果的合理性,文中有关研究方法可为各类弹载器件的抗高过载设计提供理论参考和方法依据.     

基于静气弹修正的亚音速大展弦比 飞机疲劳载荷计算研究

本文介绍了一种基于静气弹修正的亚音速大展弦比飞机飞行情况疲劳载荷计算方法,该方法以线弹性变形理论为基础,采用了改进的二元升力线理论计算了翼面的气动力,并在风洞试验数据的基础上计算了刚性飞机压力分布的刚性影响,同时借助于线叠加原理对飞机各部件载荷分布加以确定。通过飞机载荷谱飞行实测数据以验证载荷计算结果,证明本文所使用疲劳载荷计算方法有着相对的高精确度。     

爆炸冲击波作用下桥梁损伤效应的数值仿真

应用非线性动力有限元方法对爆炸冲击波作用下桥梁的损伤效应进行了三维数值模拟,得到了空中爆炸冲击波的传播规律曲线和峰值压力曲线,通过与实验公式对比,验证了爆炸荷载计算模型的有效性和计算结果的可靠性,并在此基础上研究了桥梁在爆炸载荷作用下的非线性动态响应.计算结果表明：爆炸冲击波对桥梁的损伤效应呈现局部破坏特征,桥梁迎爆面局部结构损伤较大且以破口形式存在.数值仿真结果为桥梁的抗爆承载计算和安全性评估提供了重要的参考依据.     

大型光机装置隔振地基的地脉动响应分析方法

大型光机装置隔振地基上的地脉动响应对装置的稳定性有重要影响。为了准确、快速地获得大型光机装置隔振地基的地脉动响应,建立了地脉动响应分析的频域方法。首先采用人工边界层方法模拟无限地基边界的影响,建立了神光装置隔振地基结构的有限元模型,并根据试验结果确定模型中岩土的材料参数及模型基础位置的地脉动载荷输入。再在频域空间基于模态叠加法进行基础随机激励的功率谱密度(power spectral density, PSD)分析,获得装置隔振地基上加速度PSD响应。最后将地基上的加速度响应计算结果与试验结果进行比较,计算PSD曲线与试验结果吻合良好,且均方根计算结果与试验结果的最大差别小于5%。计算与试验结果吻合较好验证了本文方法的正确性,相关方法为类似大型精密电子/光学装置厂房结构的隔振地基地脉动响应计算提供了理论基础。     

射孔弹爆炸作用下射孔枪动态响应的数值仿真

射孔作业时射孔管柱的爆炸冲击动力学响应成为油、套管柱系统振动、变形乃至损伤的主要原因. 为研究射孔枪内爆炸冲击波加载规律以及尤其引发的管柱动力学响应规律,建立包含一枚射孔弹的射孔系统有限元模型进行数值计算. 所得数值计算测点应变值与地面试验数据相对误差不超过10%. 进一步分析发现:射孔弹爆炸加载过程中射流冲击作用效果最为显著;射孔弹壳体对爆炸产物的约束作能够有效降低爆炸冲击对枪管的加载(损伤);相邻射孔弹爆炸冲击将会在弹间交汇、叠加,耦合结果与相位、弹间距相关.     

烟幕干扰弹新型战斗部结构研究

设计了新型多级烟幕干扰弹战斗部,提高干扰弹的有效作用时间及有效作用波段。通过对两级战斗部结构装填,模拟干扰粉剂和某新型干扰粉剂的抛撒试验。研究了新型干扰弹战斗部结构的可靠性及抛撒效果。利用ANSYS LS/DYNA软件通过流固耦合算法对所设计的新型战斗部结构进行了数值模拟研究,对新型战斗部的抛撒药装药结构进行了优化。新型多级战斗部能够通过调整装药级数提高干扰弹的有效作用时间,通过对每一装药模块装填不同干扰粉剂提高单发弹有效作用波段,优化的抛撒药装药结构能够在保证抛撒稳定性和均匀性的基础上提高干扰粉剂的利用率。     

爆炸冲击波致颅脑冲击伤数值模拟研究

爆炸冲击波作用头部导致的颅脑冲击伤已成为战斗医学救治中的“标志性损伤”,而爆炸冲击波作用头部时与头部相互作用过程及致伤机理尚不明确. 为了找出爆炸冲击波与头部相互作用时空气压力场变化规律及颅脑动态响应特性,进行了爆炸冲击波作用头部数值模拟研究. 建立了具有典型人体头部结构的三维有限元模型,针对Nahum尸体头部撞击实验对头部有限元模型的有效性进行了验证;基于验证的头部有限元模型,对爆炸冲击波作用头部进行数值模拟,得出了冲击波与头部相互作用时空气压力场变化规律;对头部颅内压变化情况进行分析,得出了冲击波从正面作用头部后额叶、顶叶脑组织压力会出现高频的正负压周期性波动,且会出现较高的压力峰值,为易受损区域.      

典型小口径步枪弹侵彻明胶时空腔演化规律的实验研究

为了研究典型小口径步枪弹在侵彻明胶过程中空腔的形成与发展规律,实验中选用4℃/10%浓度配比,尺寸为300mm×300mm×300mm的明胶块作为靶标,并利用高速摄影进行拍摄测量。在100m射距下实验了3发SS1095.56mm步枪弹,获得3组空腔图像和压力波数据。通过对数据进行处理并与7.62mm步枪弹空腔图像数据对比分析得出:瞬时空腔最大直径在200~270mm范围内,脉动周期为11ms;瞬时空腔直径随侵彻时间呈半正弦波衰减曲线变化;杀伤元的形状对瞬时空腔的形状有显著影响,从而影响到杀伤威力的大小。      

水翼多模态的空化结构演化与空腔溃灭压力的耦合特性

采用可压缩的数值方法计算了不同空化数下绕流水翼的空化流场, 分析了非定常空化流动中空化结构的脱落模式、溃灭过程, 以及压力波的释放、传播及其与残腔的耦合特征. 结果表明: 可压缩数值模型能够捕捉局部腔体溃灭时压力波的释放、传播和回弹现象; 不同空化数下存在不同的腔体脱落、溃灭模式; 在特定的空化数下, 可能会在一个大的空化结构脱落循环周期内包含多个动力学演化过程, 空化结构的溃灭也会诱导多个压力脉动峰值, 并对剩余残腔总体产生抑制作用; 由凝聚激波诱导的残余腔体溃灭具有持续时间长、压力脉动幅值小的特点; 而大尺度云空化脱落腔体溃灭时释放的压力波持续时间短、脉动幅值大, 这些都可能造成机械结构振动和空蚀破坏.     

火炮发射过程中装药损伤数值模拟研究

为研究火炮发射过程弹体内部装药的损伤响应,采用节点约束-分离模拟方法对TNT和PBX9501炸药装药进行数值模拟,计算不同发射速度下弹体内部装药的损伤及破坏,计算得到了TNT和PBX9501装药损伤的临界弹体初速以及加速度载荷,数值模拟结果与实验结果吻合较好. 研究结果表明,采用节点约束-分离方法可以较好地描述弹体发射过程中内部炸药装药的损伤响应.     

弹体结构局部响应放大的现象研究

针对弹体装药安全性问题,开展弹体侵彻混凝土靶过程中装药动态响应机理的研究。结合实际弹体结构的典型特征,建立了含间隙结构装药非线性响应理论模型,通过理论分析计算揭示不同间隙或不同载荷频率下结构的局部响应放大现象;采用有限元数值模拟方法验证理论计算结果的正确性;设计了振动台试验进一步验证理论与模拟仿真的结果的真实性。通过理论、数值模拟与实验相结合的方法,研究了低强度载荷作用下装药点火与起爆现象的内在机制。研究结果表明弹体在逐层侵彻多层混凝土靶时,弹体结构产生的振动对弹体力学响应、装药安定性有着较大影响,弹体结构存在一定的振动响应放大现象。     

膛内燃烧与力学环境物理仿真技术研究

该文研制了发射装药膛内燃烧与力学物理环境仿真装置及其测试系统。用“探棒”测试获得了径向不同位置火药气体压力，解决了药室内同截面不同径向压力测试问题，用光纤测试获得了火焰膛内的传播过程，用弹底压力传感器获得了弹底药床被点燃前药床所处力学环境。多次试验再现并测试获得了膛内燃烧与力学环境。为发射药床膛内燃烧与力学环境和发射装药发射安全性定量研究提供了新方法。     

火炮发射过程中装药响应数值模拟研究

为研究火炮发射过程弹体内部装药的响应,采用节点约束-分离模拟方法对PBX9501炸药装药进行损伤数值模拟,采用Visco-SCRAM模型进行点火数值模拟,计算分别得到了PBX9501装药损伤和点火的临界弹体初速. 研究结果表明,采用节点约束-分离方法可以较好地描述弹体发射过程中内部炸药装药的损伤响应, Visco-SCRAM模型和裂纹摩擦点火模型可以描述装药点火响应.     

某埋头式弹丸动态冲击挤进特性的研究

为研究埋头式弹丸动态冲击挤进过程中弹带在坡膛处产生的高应变率塑性变形及断裂失效问题,考虑到埋头式弹药二次点火和火药程序燃烧的特殊性,将试验测得的弹底压力及弹丸一次上膛速度作为数值仿真模型的初始边界条件,建立了基于身管及埋头式弹丸结构特性、材料大变形和损伤效应等因素的三维有限元模型. 基于LS-DYNA软件,采用显式数值计算方法,对埋头式榴弹动态冲击挤进过程进行了研究,获得了弹丸冲击挤进阻力的变化规律,并分析了弹带表面刻槽的成形过程及应力应变特征. 结果表明:当埋头式榴弹的紫铜弹带冲击挤入坡膛时,经历了从弹性变形到塑性变形,并最终断裂失效的过程. 当弹带完全挤入身管全深膛线,整个动态冲击挤进过程结束,弹带表面形成了较深的刻槽,并与身管膛线紧密贴合,其间冲击挤进阻力呈现出强烈的非线性变化.      

弹体垂直侵彻钢筋混凝土数值模拟

详细总结了Riedel-Hiermaier-Thoma(RHT)混凝土模型,采用标准立方体单轴拉伸和单轴压缩数值模拟揭示了模型基本特性,并将该模型用于弹体侵彻钢筋混凝土数值模拟,钢筋混凝土靶板前后表面的层裂破坏和内部断裂破碎现象均得到了较好反映,计算得到的弹体残余速度和实测值吻合较好,数值模拟还表明钢筋作用和混凝土模型相似角对弹体残余速度影响较小.     

弹丸发射内弹道方程嵌入LS-DYNA数值模拟研究

为更好地分析弹丸发射内弹道过程,通过对LS-DYNA进行二次开发,将弹丸发射经典内弹道模型及火药气体状态方程引入有限元计算,并采用Lagrange方法对某弹丸发射内弹道全过程进行了数值仿真,成功模拟了火炮发射时火药燃烧推进弹丸运动的力学过程. 仿真结果表明：数值模拟获得的弹丸速度、弹后气体压力、弹丸过载曲线与经典内弹道计算结果一致性很好,同时数值模拟解决了经典内弹道无法获得弹丸具体受力情况和动态下的强度等问题.     

引信机构动力学研究

该文利用发射动力学的最新成果,考察了引信机构在发射环境下的动力响应;从弹、炮、药、引信全系统的角度,建立了引信机构的较为精细的动力学模型和动力学方程;并以某型号引信为例进行了动力学仿真。仿真结果表明：引信机构在复杂的发射环境下其动力响应与弹、炮、药系统的参量具有紧密的联系。     

引信—弹丸系统有限元结构动力分析

本文采用结构动力分析的方法,以尾翼式破甲弹为例,计算出了弹体的前八阶固有频率和振型,用模态分析手段测定了前二阶固有频率。用参数识别技术求出了一、二两阶固有频率的阻尼因子,进而把膛压作为外载作用在弹体上进行了动力分析,求出了弹底引信部位、弹底引信与装药连结处等七点的位移与应力。研究结果表明,弹丸在膛内发射过程中的初始阶段,引信零件所受的最大惯性力比引信设计传统采用计算的最大惯性力要大二倍到三倍。本文的测试技术与结构动力分析方法以及结果对引信、弹的设计有实用价值。