弹体斜侵彻多层间隔混凝土靶实验和数值模拟

为研究弹体侵彻多层间隔靶的弹道稳定性问题,设计了钢筋混凝土多层间隔靶,开展了弹体斜侵彻实验,通过高速摄影运动分析系统,得到了弹体侵彻多层靶过程的弹道变化参数.采用LS-DYNA软件,再现了弹体侵彻多层靶实验过程,得到的弹道变化参数与实验结果吻合较好,验证了本构模型的可靠性.同时,数值模拟研究了不同半锥角对尾裙弹体侵彻多层靶稳定性的影响规律,得到了弹道稳定的尾裙弹体最优半锥角.      

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。     

模拟混凝土板侵彻问题的一种新算法

为了研究动能弹侵彻混凝土靶板的物理机制,采用改进的Youngs界面方法,得到了锥形动能弹侵彻混凝土靶板的数值模拟结果,靶板正面在弹体头部位置的压力峰值最大,靶板背面次之,其次分别是靶板内弹体近旁和距离弹体较远的点.侵彻过程不仅对轴向混凝土靶材料有压缩破坏作用,而且对其径向也有较大的挤压作用.随着侵彻过程的进行,弹体头部...     

弹体低速正穿甲砂卵石靶的数值模拟

基于离散元数值模拟方法建立了含不同级配的砂卵石靶。结合刚性弹穿甲问题分析了弹体穿甲砂卵石靶的过程,得到穿甲过程中弹体、内部卵石的响应状态,并研究了卵石级配、围压对弹体穿甲剩余速度的影响。结果表明:采用离散元法可以较好地模拟砂卵石类散体材料的穿甲过程,且卵石级配、围压等参数对于弹体的剩余速度有较大影响。弹体穿甲卵石靶的机理主要以挤压周围卵石为主,连续级配中大粒径的卵石将导致弹体受到较大阻力,且围压越大,卵石密实度越高,弹体受到阻力越大。     

侵彻过程中装药摩擦点火数值模拟

为研究弹体侵彻过程中装药安全性,采用分步数值模拟方法,在计算弹体侵彻靶体过程的基础上再计算弹体内部装药响应.装药响应计算中采用反加靶体阻力与热力化耦合算法并考虑了装药的摩擦温升机制,计算得到了装药点火的临界弹体初速,与实验结果吻合较好.计算结果表明,弹体内壁与装药之间的摩擦是引起装药温升的重要因素,装药发生摩擦点火的部位接近于装药中部.计算结果可为侵彻弹体的装药结构设计提供依据,计算方法为侵彻过程中装药的响应和安全性分析提供技术支撑.     

不同冲击载荷对双层壳体结构设计的影响

本文采用动力有限元显式积分方法对四种双层壳体结构高速撞击靶体的塑性动力学问题进行了数值模拟,研究了52m/s初速度下撞击两种不同硬度靶体时,外壳、中壳、以及内部弹体的动态演变过程。为保护内部弹体在撞击过程中的安全性,依据能量耗散机理,进行数值模拟分析和对比,得到了不同冲击载荷对双层壳体结构设计的影响,并确定了不同冲击载荷下合理的双层壳结构模型。     

弹丸斜侵彻普通混凝土靶板的数值模拟

随着军事领域对高新科技的广泛应用,各类动能侵彻武器与结构防护技术的冲突愈加激烈,同时又相互促进、共同发展、交替上升,这对大型防护工程的防御能力提出了更高要求.为了更了解弹体对混凝土靶板的侵彻作用,提高结构防护工程的防护能力,采用K&C混凝土本构模型和利用非线性有限元商业软件LS-DYNA对弹体斜侵彻混凝土进行了数值模拟,通过改变弹体倾角来研究弹体在斜侵彻混凝土靶板过程中的侵彻能力和跳弹现象的影响因素.     

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.     

卵形弹体斜侵彻双层大间隔921A钢板数值模拟研究

运用显式动力学有限元软件LS-DYNA,对卵形弹体斜侵彻双层大间隔921A钢板的问题进行了数值模拟研究,分析了初始速度和初始倾角的影响. 研究结果表明:倾斜穿甲过程中弹体受到不对称载荷的作用,直接导致弹体结构响应不对称及弹道偏转,靶板间隔的存在加剧了弹体的转动. 初始速度的提高易造成弹体头部远靶板侧卵形弧段变形破坏;初始倾角的增大则会使弹体头部近靶板侧卵形弧段和尾部变形破坏. 弹道偏转规律则较为复杂:初始倾角一定,速度较低时,倾角变化幅度较大,弹体质心运动轨迹偏转较大;速度较高时,尤其是弹体结构发生破坏后,弹体姿态角剧烈变化. 初始速度一定,随着初始倾角的增大,弹体穿甲过程中的倾角和姿态角变化幅度都变大,容易发生跳弹.     

弹体斜侵彻混凝土薄靶的姿态变化规律数值模拟

为得到弹体斜侵彻混凝土薄靶后弹体姿态变化的规律,采用LS-DYNA非线性有限元程序进行数值模拟计算,通过与多种工况下弹体侵彻有限厚混凝土靶的实验结果进行比较,验证采用的数值模拟计算模型、网格设置、材料模型和参数等的合理性,并在此基础上计算不同质量弹体,在不同侵彻速度、初始倾角条件下弹体斜侵彻混凝土薄靶的出靶状态,得到弹体出靶时偏转角度与弹体质量、侵彻速度和初始倾角的关系. 研究结果可预测弹体侵彻单层靶、多层靶的弹道变化.     

干扰弹发射过程中飞机弹舱结构损伤研究

针对发射干扰弹时飞机弹舱腹板可能出现损伤的情况,对弹舱腹板受载情况和动力学响应进行了分析。开展了干扰弹发射时的冲击波载荷和金属腹板响应原理试验,对试验进行了数值模拟,模拟结果与试验结果较吻合,并进一步分析了实际弹舱腹板结构在冲击波作用下可能出现的最大响应。根据弹舱空腔结构的非定常流场仿真所得的脉动压力功率谱密度载荷,计算了弹舱腹板在不同飞机构型脉动压力作用下的应力均方根值。分析结果表明：弹舱空腔结构所产生的脉动压力是造成弹舱腹板结构损伤的主要原因。根据分析结果,给出了干扰弹舱结构改进建议。     

冲击荷载作用下穿甲弹风帽的动应力试验研究

用动光弹实验方法研究了冲击荷载作用下穿甲弹风帽模型的应力波的传播过程，对其受冲击后的动应力状态进行了分析，用应力光学定律得到了模型内的动应力值。并根据应力波理论，推导出了风帽受冲击荷载作用时动应力的理论近似解，计算结果与实验结果非常一致。另外，这种方法还为改进风帽的结构设计提供了有益的建议。     

弹丸在后效期内运动的研究

本文建立了弹丸在后效期内运动的动力学模型,模型包括:弹丸自转、质量偏心、动不平衡、气体压力等.求得了弹丸在后效期内运动的解析公式.并对某23mm弹炮系统进行了计算,得到了一些初步结论.     

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.     

弹丸侵彻混凝土靶板破坏过程的近场动力学模拟

为了精确描述弹丸侵彻混凝土靶板的破坏过程及其演化规律,文中采用基于非局部相互作用思想与空间积分方程建模的键型近场动力学(peridynamics,PD)方法,改进了近场动力学本构力核函数,对弹丸侵彻下混凝土靶板的动态破坏过程进行仿真分析。模拟了弹丸侵彻下混凝土靶板破坏的全过程,探讨了不同冲击速度下混凝土靶板的破坏特征,较好地描述了其损伤累积和渐进破坏过程。     

带前舱弹体斜撞击硬目标的姿态偏转

针对带前舱弹体斜侵彻硬目标靶体的动态力学响应问题,建立了变截面刚度自由梁在横向及轴向载荷交互作用下的动态力学响应模型,分析了带前舱弹体斜侵彻硬目标时的动态响应特性,得到了前舱破坏对弹体着靶姿态角的变化规律,结果表明,前舱的量纲一长度、前舱与弹体连接刚度/前舱截面屈服模量与弹体的偏转角正相关.      

空间带网展开动力学与仿真研究

空间飞网技术因其结构简单可靠,易于实现等特点,成为空间碎片抓捕研究热点。本文使用强度更高,缠绕较少的空间网带替代传统绳网,并对其动力学模型进行研究。首先,采用多种弹簧的弹簧-质点法建立了空间带网动力学模型,进行了带网自由悬垂仿真。并通过与ABAQUS所建立的仿真模型进行对比,验证了动力学模型的正确性,并讨论了剪切弹簧与弯曲弹簧对模型的影响。其次,进行了带网与绳网抛射展开对比仿真,测试带网发射性能。最后,分别进行了空间带网的直接抛射展开与旋转展开仿真,讨论了两种展开方式对空间带网展开的影响。结果表明：抛射展开展开速度快,最大展开面积高,旋转展开过程平稳,两者保形时间相同。可见抛射展开优于旋转展开。     

空气阻力对科氏抛体的影响

通过动力学方程的求解讨论了空气阻力以及粘性介质阻力对科氏抛体问题的重要影响。     

导引头天线在高过载环境下的动态响应分析

目的 研究末制导炮制导引头天线在高过载环境下的结构动态响应。方法 针对末制导弹采用火炮发射的内弹道段短时高过载的载荷环境特点,通过理论分析与实验研究相结合,对结构的模态,阻尼特性进行了分析,并对其在高过载环境下的动态响应进行了分析。结果与结论 分析表明导引头天线结构的动态应力和位移满足强度要求和使用条件,为结构设计提供了依据,同时,研究方法也适用于未制导炮制其它结构的分析。