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.     

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。     

基于ANSYS/LS-DYNA的高速碰撞过程的数值模拟

采用一种基于ANSYS/LS-DYNA非线性动力有限元分析方法,对高速弹丸侵彻均质靶板进行了数值模拟.应用侵蚀接触算法,求解着靶速度为1000m/s左右的弹丸侵彻靶板的动力响应时间历程,获取弹丸侵彻靶板的速度、加速度、能量变化曲线和Von-Mises应力云图,帮助我们分析高速碰撞过程并量化碰撞过程中物质内部的变化.验证了基于ANSYS/LS-DYNA非线性动力有限元分析方法在求解高速碰撞响应分析问题中的可行性.     

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。     

射流侵彻陶瓷靶过程数值仿真计算

陶瓷靶板因其高强度、低密度特性在装甲防护中得到了广泛的应用,其抗侵彻机理得到了世界各国的广泛关注.利用有限元程序LS-DYNA对射流撞击侵彻陶瓷靶过程进行了三维数值仿真计算.获取了射流陶瓷材料的侵彻深度和速度,并与中碳钢抗侵彻过程进行对比.开展了陶瓷复合把抗射流侵彻仿真计算,并对计算结果进行了相应的对比分析.结果表明与中碳钢相比陶瓷材料对于低速段射流有较高的防护能力,对高速段射流防护能力较弱,这一结果与已有的试验结果相吻合.     

低速平头弹对叠层靶侵彻性能的数值模拟研究

当新型的平头弹以一定的速度碰击混凝土及土壤叠层靶时,将产生更大的冲击过载,对壳体及内部结构产生更多的不利影响,为阐述其侵彻时的过载规律,应用三维有限元软件LS-DYNA,对平头弹侵彻混凝土及土壤叠层靶的过程进行了数值模拟研究,混凝土及土壤叠层靶的变形损伤情况与试验结果十分吻合,对平头弹的侵彻性能进行了分析,结果表明:对于直径为69mm、质量约1.8kg的平头弹,当其碰击速度在77～96m/s时,相应的过载值可达到38640～48300g.     

基于AUTODYN对弹丸高速碰撞靶体的数值模拟

描述了弹丸高速碰撞靶体过程中的各种破坏效应,包括成坑、冲塞、层裂、碎片云等.详细介绍和分析了基于AUTODYN程序数值模拟弹丸高速碰撞靶体问题的关键技术,包括基本算法、材料强度模型和失效模型、材料状态方程、人工粘性、沙漏控制、单元侵蚀等.在此基础上,通过典型算例验证了基于AUTODYN程序模拟弹丸高速碰撞靶体过程中各种破坏效应的可行性、有效性和可靠性.     

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。     

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.     

飞片起爆条件下聚能杆式侵彻体成型数值模拟

聚能杆式侵彻体主要用来对付新型防护装甲和混凝土工事、武装直升机和大型水面舰艇等目标。要获得比较理想的聚能杆式侵彻体，其设计的关键是药型罩材料、药型罩几何结构和爆轰波波形控制等。采用VESF起爆系统来控制爆轰波波形，通过调节VESF起爆系统参数，计算聚能杆式侵彻体成型，计算结果表明，采用VESF起爆系统能杆式侵彻体头部速度提高了21．7％，与实验结果相比，侵彻体头部速度误差为4．1％，侵彻体尾部速度误差为8.1％左右，形成的侵彻体形态相同，实验结果与教值计算基本一致。     

助推钻地弹对混凝土目标侵彻效应的数值模拟

为设计助推钻地弹选择合适的助推方案,采用LS-DYNA程序进行了三维数值模拟研究。通过将动能弹侵彻混凝土数值模拟的结果与试验数据进行对比,确定了合理的有限元仿真模型,选取了合适的材料模型和参数。结合某结构助推钻地弹的研制工作,对助推钻地弹侵彻混凝土的效应进行了数值模拟,与试验数据进行比较,得出数值模拟能够较好地反映助推钻地弹对混凝土目标的侵彻效应。通过对各种助推方案的数值模拟,得出了选择助推方案的一般原则,为新型钻地弹的研制提供了指导。     

12.7mm口径空心弹丸空气动力学特性分析

为了更深入的了解空心弹丸的空气动力学特性,对空心弹丸和实心弹丸的外弹道流场分别建立了三维无粘Euler方程,并对两者的外弹道过程建立了弹丸质心运动微分方程组。以12.7mm口径实验弹为对象进行数值模拟仿真计算。通过对比分析,得出:由于结构特别,空心弹丸的阻力系数比实心弹丸小很多,并且在外弹道过程中,空心弹丸能够更好的保持飞行速度和弹道高,更有利于提高自动武器的射击效果。     

某火炮弹丸发射强度仿真分析

以非线性瞬态动力学理论为基础,并以测试材料参数及膛压曲线为依据,建立了某高速弹丸发射过程中的力学仿真模型;应用数值仿真分析方法,对该模型进行了发射强度仿真和分析,得到了某高速弹丸在发射过程不同时刻的强度参数结果,计算结果与实弹实验结果基本吻合.结果表明,所涉及内容及方法可以为今后该弹丸的改进及同类弹丸发射强度研究工作提供了理论参考与依据.     

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。     

末制导炮弹模拟系统中运动目标命中条件分析

从末制导炮弹对运动目标射击的特点出发,探索了模拟系统设计中运动目标的命中条件。根据末制导炮弹射击的相关理论,定性地指出了影响运动目标命中情况的三个因素,利用射表并根据模拟系统的设计原理从定量的角度得出了得到命中弹时这些因素必须满足的条件。与手工作业结果和实际射击效果比较表明,得出的结论切实可行,该结论也为末制导炮弹模拟系统中对运动目标射击效果的判断提供了一种有效的方法。     

基于雷达极化理论的弹丸飞行姿态电磁散射特征

针对用线极化天线测速雷达测量弹丸飞行姿态问题,利用电磁理论推导并分析了底部刻槽弹丸的姿态特征参数。首先由雷达电轴与刻槽弹丸对称轴之间的关系,建立弹体散射矩阵,得到散射场的粗略表示,说明刻槽测量姿态的原理;其次,利用理想导体上无限长窄槽的表面等效磁流的近似表达式,详细推导了凹槽散射的远场表达式;再次,比较了刻槽后平行极化与垂直极化的远区散射场,用解析法和数值法仿真了不同飞行姿态下刻槽对弹丸散射回波的调制作用并与实测数据进行了比较,数值仿真了姿态特征参数的单调性;最后,对姿态特征参数的增强方法进行了简要的讨论和展望。仿真结果表明,在一定章动角范围内,该姿态特征参数能够表征弹丸的飞行姿态,具有相对稳健性和单调性。     

基于模型解耦的双通道旋转弹分数阶控制

为了提高旋转弹系统的控制品质,采用分数阶控制器进行双通道旋转弹控制系统设计。建立了旋转弹系统控制模型,进行线性化处理和解耦控制,并对解耦后的数学模型设计了分数阶PI^λD^μ控制器。针对分数阶控制器的参数整定问题,提出一种基于惯性权重的自适应粒子群优化算法,引入惯性权重非线性调整策略来平衡控制全局与局部搜索,从而得到全局最优解。仿真结果表明,该控制模型和控制器的设计合理可行。