基于碰撞接触的弹管多体动力学建模与仿真

基于接触碰撞理论,建立了火箭武器发射过程中弹管接触碰撞的多体动力学模型,该碰撞模型充分考虑了影响碰撞刚度和阻尼的因素,尤其是碰撞速度较高时速度对碰撞刚度的影响不能忽略。通过仿真计算,获得了通过一般试验方法较难测试到的碰撞接触力及火箭弹在管内的复杂运动情况。仿真结果为火箭武器的设计和分析提供了一定的参考价值。     

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。     

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.     

玻璃钢定向器热弹性能数值仿真与分析

玻璃钢定向器在火箭弹和高温燃气流作用下,呈现出热弹耦合的复杂力学特性。采用有限元法对某型号玻璃钢定向器进行燃气流场和热弹耦合数值仿真与分析,掌握了燃气流场的分布及对定向器的影响情况,得到了玻璃钢定向器热-结构耦合的各数值结果和热弹特性,了解了物理特性参数变化对定向器热弹性能参数的影响规律。结果表明燃气流对定向器热作用非常强,定向器经热传导从内到外温度呈梯度分布,经5分钟后,管体温度逐渐和周围空气介质温度趋于一致,物理特性参数变化对定向器热弹性能参数值产生一定的影响。本仿真研究为玻璃钢定向器的热性能设计和结构设计提供了理论依据和重要参考。     

多级缸起竖系统运动过程的建模与仿真

讨论了含多级油缸起竖液压系统的特点，运用多体系统动力学理论分析了起竖系统的多刚体模型，采用“分离-碰撞”两状态模型和非线性弹簧-阻尼力函数对活塞杆间的碰撞过程进行等效，建立了考虑碰撞的起竖多刚体系统动力学模型，对多级油缸的运动过程进行了仿真。仿真结果表明多级缸活塞杆运动过程中的碰撞是影响大型装置起竖过程平稳性的主要因素，模型和仿真结果可用于快速起竖系统的设计。     

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。     

简易控制远程多管火箭密集度仿真

简易控制远程多管火箭密集度仿真是提高射击密集度和减少简易制导多管火箭试验用弹量的重要手段。从武器系统弹、炮、药、环境一体化的角度,对多管火箭飞行动力学和简易控制理论进行了深入的理论和试验研究。建立了简易控制火箭弹动力学模型和考虑简易控制的火箭弹道方程。应用发射动力学和多体系统传递矩阵法,编制了简易控制多管火箭随机发射与飞行动力学仿真软件,形成了简易控制多管火箭系统密集度仿真技术。实例对某远程简易制导多管火箭密集度进行了数值仿真,仿真结果得到了试验验证。     

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。     

弹底引信燃气动力保险开关的启动特性

新型燃气动力保险开关用于弹底引信,该机构利用火箭弹发动机燃气压力实现电子延期保险的接电。首先建立了开关的气体动力学模型,用VisualBasic编写了数值仿真程序,计算得到火箭内弹道阶段开关内部气体状态变化和活塞的运动过程,并分析了关键结构参数的影响情况。该火箭弹的保险开关接电过程时间小于0.72ms,高低温条件下的差异小,不足以影响武器系统性能。该机构可作为火箭、导弹武器一种可靠的保险件。     

钢管约束再生混凝土柱的非均匀轴向受力建模与仿真

针对钢管再生混凝土柱组件的非均匀轴向受力的复杂性,提出了非均匀轴向受力的精确建模与仿真,分析了轴向受力的均匀和非均匀条件下的力学性能,构建了组件的三维和压力模型。分析了几何参数、受力和变形等因素对承载力的影响。仿真与试验结果较吻合,均匀轴压承载力大于非均匀承载力,偏心轴压的承载力与偏心距相关,非均匀轴压的承载力高于偏心轴向承载能力。研究表明,参数选择和受力情况对承载力影响较大,结果验证了计算方法和模型的有效性。     

基于子结构法的某多管火箭炮频率特性分析

根据虚功原理,推导了子结构方法的动力学模型。采用实体单元建立了某多管火箭炮的子结构模型。计算了某多管火箭炮在不同俯仰角和装弹数量情况下的固有振动频率,得到了低阶固有频率与俯仰角的关系及低阶固有频率与火箭弹数量的关系。结果表明采用该方法计算频率,能减小计算模型,缩短计算时间。     

溅落点散布误差对火箭助飞鱼雷射击效率影响研究

为分析研究溅落点散布误差对火箭助飞鱼雷对目标射击效率的影响,分析建立了火箭助飞鱼雷空中和水下弹道模型,以及对目标的自导检测模型,进而建立了基于蒙特卡罗法的火箭助飞鱼雷发现概率计算模型,并就火箭助飞鱼雷溅落点散布误差对发现概率的影响作了仿真计算.仿真结果表明,在影响火箭助飞鱼雷发现目标概率的诸多因素中,溅落点散布误差是主要的因素之一,对于特定的声自导系统,溅落点散布误差在一定范围内对发现概率的影响较为平缓,只有超过一定值后,发现概率才快速下降.     

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。     

多因素分离过程蒙特卡罗仿真平台设计

火箭和导弹等运载工具在飞行过程中涉及多种分离,分离过程出现问题会导致整个任务的失败。分离过程中分离体受到多种干扰因素和误差的影响,而靶场试验次数有限,无法得到多因素对分离过程的综合影响。设计了通用型的分离模型,建立包含多种力和干扰的分离载荷库,基于蒙特卡罗随机打靶技术,能够对多种分离过程进行打靶分析,得到多因素干扰的影响情况。对某导弹头罩分离过程进行了蒙特卡罗打靶仿真,得到了在多种偏差因素下分离体的运动范围。     

冲压增程弹补燃室绝热层传热数值与试验研究

三元乙丙橡胶(EPDM)是一种烧蚀型碳化复合材料,通常用作发动机内绝热层.故对三元乙丙橡胶的传热性能进行了理论研究与试验验证.通过建立补燃室内三维流场模型与绝热层二维传热模型.对补燃室内伴随有化学反应的流场用计算流体软件FLUENT进行了仿真计算,仿真结果作为EPDM绝热层传热计算的热载荷,利用有限元软件ANSYS对EPDM绝热层传热过程进行了模拟.通过冲压地面联管试验对补燃室内绝热层传热烧蚀进行了试验研究.绝热层传热计算结果与联管实验结果基本一致,仿真计算结果可以在一定程度上给出绝热层背面的温升趋势.     

列车纵向运动的计算机仿真

本文介绍了列车纵向运动仿真的几种常用仿真模型,讨论了各种仿真模型的基本假定、仿真原理和适用场合,重点介绍了列车单元间相互作用的仿真方法.最后还简要介绍了作者在铁路线路纵断面参数方面的研究进展。     

一种新型火箭炮复合材料密封盖的数值仿真

根据密封盖的性能指标和战术要求,选择玻璃纤维布为材料,设计结构。基于失效准则和损伤演化规律,利用有限元方法进行了火箭弹冲破穿透密封盖和燃气流冲击密封盖的数值仿真。分析了六种密封盖方案,掌握了破裂效果和规律。得到了能沿预设撕裂线方向破裂,满足引信体的安全性和可靠性要求;不产生碎片,不会对干扰到后续弹的发射;能承受邻管发射时燃气流冲击的密封盖。     

基于小振幅波理论的浅海波浪建模及动态仿真

提出一种新的浅海波浪建模方法。该方法基于小振幅波理论,通过修改小振幅波波形建立具有尖锐波峰和卷曲波形的浅海波浪模型。对浅海波浪的运动特性进行分析,给出波高和波数的计算方法,并提出一种基于相位分解和累积的波向计算方法以解决任意浅海地形条件下的波浪折射问题。仿真结果表明,该方法生成的浅海波浪,具有较高的绘制速度和真实感,可满足实时视景仿真的应用需求。     

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。