橡皮弹胸部钝击损伤的有限元法评估

为揭示橡皮弹的非致命致伤机理,提高其安全服役水平,通过构建并验证18.4 mm橡皮弹弹丸有限元模型和改进型胸部钝击损伤评估模型,进行了不同载荷下的虚拟冲击测试实验,得到了应力-时间响应和形变-时间响应数据。结果表明,达到峰值应力的时间(0.2 ms以下)远小于达到最大形变量的时间(4~5 ms),说明损伤不在于冲击本身,而在于能量的传递与扩散。基于粘性损伤判据,对不同碰击速度下的损伤情况进行了评估,给出了18.4 mm橡皮弹不同射距下的安全使用建议。     

基于响应面法的汽车侧撞安全性仿真优化

建立了整车侧撞有限元模型.通过与碰撞试验结果对比验证了该模型的可靠性.考虑汽车侧围结构的碰撞安全性,由整车侧撞有限元模型导出了侧围子结构模型.采用响应面法进行了车身侧围结构仿真优化.仿真结果表明:基于响应面法的子结构模型可将汽车侧撞安全性优化时间缩短至传统整车模型方法的五分之一.优化后的胸部损伤指标明显降低,满足侧撞乘员保护要求.     

末敏弹减速伞充气过程有限元方法研究

基于有限元方法建立减速伞充气模型.针对末敏弹减速装置采用的平面圆伞,利用粒子弹簧系统构建减速伞三维模型;考虑了伞衣结构内力和内部气流运动基础上,建立充气过程的粒子节点动力学模型,并验证此模型与实验结果基本一致.该方法具有对物理试验依赖性小的特点,适合新型末敏弹减速伞的初步设计.     

基于Kriging模型的喷丸强化残余应力场数值分析

针对喷丸强化过程数值仿真及强化效果快速预测方法进行了深入研究。针对航空铝合金材料,利用显式动力分析软件LS-DYNA,进行了喷丸强化过程有限元数值仿真,研究了球形弹丸速度、弹丸大小、入射角度对喷丸残余应力场的影响规律;提出了基于Kriging模型的喷丸强化效果快速预测方法;进行概率有限元分析,建立了喷丸强化Kriging数值模型,并构建了关键响应参数与多维工艺变量之间的响应曲面。分析结果表明,喷丸速度、弹丸大小、入射角度对残余应力场分布有显著影响。Kriging近似模型预测结果与有限元计算结果相吻合,说明所建立的Kriging近似模型具有很高的近似精度和可靠性,可以代替复杂的有限元分析。     

弹丸侵彻混凝土的试验与仿真

通过直径125mm的模型弹对混凝土厚靶的垂直侵彻试验,得到了弹丸侵彻混凝土的最大侵彻深度、冲击漏斗坑、震塌漏斗坑尺寸和着靶姿态等参数值.采用ANSYS/LS-DYNA软件,对弹丸侵彻混凝土靶体试验进行了数值仿真,计算结果在侵彻过程、侵彻深度和靶体破坏现象等方面与试验结果吻合良好.为弹丸侵彻混凝土机理分析和模型试验成果扩展奠定了基础.     

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.     

战斗机使用空射诱饵弹协同规避策略

以战斗机携带空射诱饵弹被空空导弹攻击为背景,对战斗机使用空射诱饵弹协同规避导弹攻击进行研究。建立了战斗机、空射诱饵弹及相对运动模型;分析研究了协同规避导弹攻击原理,建立了协同规避关键技术模型。在分阶段构建协同规避决策指标函数的基础上,建立了协同规避导弹攻击模型,提出了一种基于粒子群算法的战斗机使用空射诱饵弹协同规避方法。最后进行仿真验证,结果表明该方法能有效利用空射诱饵弹对目标进行欺骗,提高我方战斗机在被导弹攻击过程中的生存力。     

舰炮对岸区域射击最优表尺分配模型研究

舰炮对岸射击问题需要求取表尺梯次差及射击弹丸数量,区域射击方法能够优化求解这些参数。给出舰炮对岸射击毁伤概率模型,引入中间函数通过变分求解最优中间函数,进而提出表尺梯次差求解方法。根据预定毁伤概率要求,构建迭代模型,给出基于预定毁伤概率的射击弹丸数量求解方法。通过数值求解得到典型题设下的表尺梯次差及射击弹丸数量,并与现有方法进行了对比分析。分析结果表明,方法能够给出满足预定毁伤概率要求的舰炮对岸射击方案,与现有方法相比,模型精确性和优化程度更高。同时,在无法确定目标分布特性时,可以假设目标服从均匀分布并进行舰炮对岸射击方案求解,虽然会增加射击弹丸数量消耗,但是可以保证毁伤概率达到预定要求。     

底部刻槽旋转稳定弹丸的飞行初始段回波建模

为便于分析和评价从底部刻槽弹丸的雷达回波中提取姿态信息的信号处理方法,建立了目标飞行初始段的运动回波模型.首先将刻槽弹丸的运动分解为平动、章动、进动和转动,分析了各运动的特点;其次将弹丸分成弹头部、圆柱部和弹尾部,依据高频散射机理的不同,将弹丸的散射波分成弹尾底面、弹尾侧面、圆柱的镜面散射,弹带边缘、弹尾边缘、弹带与弹体接缝、弹尾与弹体接缝、弹体过渡棱边产生的绕射、行波和爬行波散射,讨论了弹丸章动和刻槽后弹体转动对雷达散射截面的调制;再次结合弹丸的运动特性和散射特性,建立了雷达的回波模型,总结了回波的特点;最后将此模型得到的波形与雷达的实测数据进行比较,证明了模型的正确性.     

手枪弹入靶参数对软防护人体钝击影响分析

为研究手枪弹入靶参数对带软防护人体钝击效应影响情况,基于人体上躯干数字模型,建立了手枪弹钝击带软防护人体上躯干的有限元计算模型,分别以3种入靶速度撞击心脏、肝脏、肺脏和胃4个部位,基于有限元法对手枪弹钝击带软防护人体上躯干的冲击响应进行数值计算,仿真结果定量揭示了手枪弹在不同入靶速度和位置下,钝性带防弹衣的人体产生损伤...     

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.     

火箭弹在定向管内碰撞运动的仿真研究

建立了火箭弹在定向管内运动的碰撞模型,并分析了火箭弹在管内运动的受载情况,在此基础上,对火箭弹在管内的碰撞运动过程进行建模和仿真计算,得出其运动规律。质量偏心、推力偏心和弹管间隙是影响火箭弹在管内碰撞作用和初始扰动参数值的主要因素,在考虑上述因素存在情况下,对火箭弹的碰撞运动进行仿真计算,得出一些有益结论。仿真研究为某火箭炮发射动力学分析和射击精度提高打下基础,为火箭弹和定向管的结构优化设计与制作提供参考和借鉴。     

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。     

考虑齿隙的多约束导引控制一体化设计方法

在舰炮制导炮弹进行远程对岸火力支援的末段,考虑舵机齿隙、限定攻击角以及测量视线角速率受限,提出了一种基于动态面滑模与扩张状态观测器的多约束导引控制一体化设计方法。构建了制导炮弹的导引控制一体化的严反馈串级模型,将舵机视为更符合实际的含齿隙双惯量子系统。针对视线角速率和风等未知干扰,设计扩张状态观测器对其实施迅速而准确的估计。设计具备自适应指数趋近律的非奇异终端滑模,致使视线角速率与视线角跟踪误差在有限时间内零化。在高阶串级系统中合理运用动态面滑模,有效改善微分膨胀问题。运用Lyapunov理论证明了系统一致最终有界性以及重要状态的有限时间收敛性。通过对比仿真实验,在所提方法的调控下,含有舵机齿隙的制导炮弹在打击固定与蛇形机动目标时,均具有良好的制导性能。     

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。     

射弹超高速撞击卫星推进剂起爆模型研究

卫星推进剂在射弹超高速撞击下面临着爆炸的风险,就此问题进行研究。在分析卫星推进系统组成的基础上,以单组元液体肼推进剂为研究对象建立了射弹撞击推进剂贮箱的模型;结合典型撞击起爆判据对国外液体肼撞击起爆试验数据进行分析,定义液体肼撞击起爆的功率密度阈值,建立液体肼撞击起爆模型;依据一维冲击波和不定常流理论,建立撞击冲击波压力及其持续时间的求解模型。分别采用本模型和光滑粒子流体动力学算法对同一案例进行仿真分析,两种方法得到功率密度值均高于起爆阈值,二者误差为4.5%,这一结果验证了本模型的有效性可行性。研究成果对于空间撞击事件效果分析与影响评估具有重要的工程参考价值。     

复杂目标散射中心建模的修正

实际雷达目标的散射中心属性非常复杂,如不规则的几何结构、遮挡,均会增加散射中心精确建模的难度。现有的散射中心模型并未考虑这些实际问题,为了提高建模精度,需对现有模型进行合理修正。对散射中心模型中的频率依赖项、不规则平面的反射、局部遮挡造成的散射强度变化问题,给出了具体的修正方法。通过数值验证,证实了修正模型模拟复杂目标雷达散射截面起伏特性、雷达距离方位图像以及时频像特征的精确性。