变截面异形杆空中运动特性理论研究

为了提高离散杆战斗部对目标的毁伤效果,提出了一种变截面异形杆设计方案。以爆轰作用后异形杆的初始状态为初始条件,考虑空气阻力对杆条运动的影响,建立了杆条空中运动方程,对比了相同初始条件下长径比相同的柱形杆和异形杆的速度、角速度变化规律。计算结果表明:与柱形杆相比,当杆条与战斗部无安装角时,变截面异形杆在飞行一定距离后能够在保持较高存速的同时获得较好的侵彻角度,近似于正侵彻目标,产生较好的侵彻效果;当杆条与战斗部有安装角时,变截面异形杆也可以在一定飞行距离内形成不连续的杀伤环切割目标,达到与等截面柱形杆相同的毁伤效果。该研究结果对相关离散杆战斗部研究具有一定的理论参考价值。     

可控旋转离散杆空间运动分析

基于理想爆轰假设和刚体运动学原理,建立了可控旋转离散杆空间运动模型。对不同尺寸、斜角的杆条进行空间运动状态分析,并和试验结果进行比较,结果表明该模型能较好地描述可控旋转离散杆空间运动状态,为可控旋转离散杆战斗部的设计提供参考。     

钨杆弹斜侵彻研究

利用二级轻气炮将直径４ｍｍ、长４０ｍｍ的圆往形钨杆加速到１．５～２．１ｋｍ／ｓ的高速度，以入射角＝０～８５侵彻半无限钢靶。通过光电测试和回收样品的观察分析得到了钨杆击靶速度、入射角度对侵彻深度、坑体形状以及弹靶材料微观结构的影响。确认了斜侵彻时坑深的垂直分量与正入射时侵深之间的余弦变化关系。对所得结果进行了简要的讨论。     

爆轰驱动变截面异形杆静态抛撒实验研究

为提高防空战斗部的毁伤后效,设计一种新型离散杆战斗部—中心起爆式变截面异形杆战斗部,并首次开展了爆轰驱动异形杆静态抛撒实验研究,获得了杆条的初速度,分析了杆条的抛撒特性、飞行姿态及其对目标钢板的侵彻效应。实验结果表明,异形杆在爆轰驱动过程中飞行姿态发生改变,达到了预期设计效果,提高了对目标的侵彻能力。     

动能杆定向抛撒规律的数值模拟

针对反导动能杆的定向抛撒 ,应用数值模拟软件AUTODYN 2D对动能杆的定向爆炸驱动和相互作用过程进行了数值仿真 ,获得了杆条抛撒速度和飞散角等变化规律。即在杆条排布结构不变的情况下 ,随装药弧度的减小 ,杆条的飞散角增大 ,而杆条飞散的平均速度则随装药弧度的减小而减小。与所进行的动能杆定向抛撒装置试验对比 ,试验结果与数值模拟结果基本一致。     

Hopkinson杆实验中弯曲杆对应力波传播的影响

应力波在弯曲杆中传播时将产生失真,这对Hopkinson杆实验的测试精度将带来不利的影响.本文通过Ls-Dyna有限元计算讨论了不同曲率半径下Hopkinson杆中应力波传播的特征,分析结果表明随弯曲程度增大,波形失真程度增大,而两对称位置的信号平均受传播距离的影响则很小.在数值计算的同时对此问题也进行了验证试验,计算与实验结果都表明,对于1m长的杆,当弯杆拱起高度不大于6mm时,波形的失真程度可以控制在1%以下,可以满足大部分Hopkinson杆实验测试精度要求,对Hopkinson杆实验具有一定的指导意义.     

前置组合杆体垂直侵彻钢靶简化模型

针对均质长杆体侵彻能力提高陷入瓶颈的问题，设计了由高密度钨合金和高硬度碳化钨组合的新型前置组合杆体。通过试验和数值模拟验证，前置组合杆体能利用材料的不同性能，在稳定侵彻阶段形成更尖锐头部形状，从而提高侵彻能力。根据试验和数值模拟结果，描述了前置组合杆体垂直侵彻钢靶的物理图像，将前置组合杆体侵彻划分为开坑段、组杆段和单杆段三部分，分别建立其各自侵彻阶段的理论模型，最终得到前置组合杆体总侵彻深度计算模型。通过与试验和数值模拟结果对比，验证了该模型的合理性。     

圆柱杆侵彻过程及应力波传播分析

研究了初始侵彻速度为１０００ｍ／ｓ～２０００ｍ／ｓ的圆锥杆对半无限厚水泥靶的垂直侵彻过程及其应力波传播。针对初始侵彻速度范围内的撞击特点，发展了计算撞击力的刚体－流体撞击模型和计算靶体变形的法向膨胀理论。模拟动量定理和功能守恒定律，建立了圆锥杆垂直侵彻半元限厚水泫靶时的动力学模型。结非线性动力学方程的数值解，确定了撞击力。在些基础上，根据牛顿第二定律建立了圆锥杆的波动方程，研究了应力波在圆锥中的传     

考虑轴向均布载荷时压杆的稳定性计算

为了求得压杆同时承受轴向均布载荷和集中载荷时,临界载荷的计算公式,首先对仅承受轴向均布载荷的压杆,用初参数法,导出了临界载荷特征方程,由软件分析特征方程发现, "固支--定向"、"固支--自由"、"铰支--定向"支承的压杆,轴向均布载荷对其稳定性有明显影响,并求得了临界载荷的近似解;其次采用载荷换算与叠加的方法,求得了压杆同时承受轴向均布载荷和集中载荷时,临界载荷计算的经验公式;最后就"固支--自由"支承的压杆,与其他一些研究结果进行了比较,本文结果与"平均结果"较吻合.     

求解钢压杆极限承载力的有限条塑性系数增量初应力法

本文提出了有限条塑性系数增量初应力法，用于分析钢压杆的弹塑性稳定极限承载力，该法采用分级加载，用有限条法建立结构的增量平衡方程；在塑性范围，引入截面的塑性系数对弹性刚度进行折减得到结构的弹性刚度矩阵；用修正的Ｎｅｗｔｏ－Ｒａｐｈｓｏｎ方法迭代求解，数值结果表明，本法效率较高，与钢压杆试验结果吻合良好，可以考虑残余应力和载荷偏心的影响，可望实现大型超静定结构的极限载力分析。     

非局部杆纵向振动的特性研究

基于非局部理论，研究弹性杆在任意边界约束条件下的纵向振动特性．根据Chebyshev 谱级数建立非局部弹性杆的纵向位移形式．在杆的两端引入纵向约束弹簧，通过设置弹簧刚度系数，模拟经典边界及弹性边界．建立非局部杆的能量表达式，由瑞利-里兹法得到齐次线性方程组，求解对应的矩阵特征值与特征向量问题获得非局部杆的固有频率和振型．通过数值仿真计算，研究非局部特征系数与边界约束条件对非局部杆振动频率的影响．结果表明本文方法合理简便，具有良好的精度，且适用于任意弹性边界条件．     

椭圆截面弹体斜侵彻金属靶体弹道研究

为研究椭圆截面弹体对半无限金属靶体的侵彻弹道规律,基于14.5 mm弹道枪平台,开展了椭圆截面弹体在0°～20°倾角、850～950 m/s撞击速度下对2A12铝合金的斜侵彻试验。基于空腔膨胀理论及局部相互作用模型,建立了椭圆截面弹体侵彻弹道模型,并结合试验数据验证了模型的准确性。在此基础上,进一步分析了椭圆截面弹体长短轴之比、绕弹轴旋转角度、弹体撞击速度对侵彻弹道的影响规律。弹体长短轴之比为1.0时,弹体退化为尖卵形圆截面弹体,且椭圆截面弹体侵彻弹道稳定性随长短轴之比的增大而变弱,最优长短轴之比为1.0,即尖卵形圆截面弹体。椭圆截面弹体绕弹轴旋转一定角度后,侵彻弹道在平面曲线与空间曲线之间变化,当旋转角度为0°、90°时,侵彻弹道为二维平面弹道,当旋转角度在0°～90°之间时,侵彻弹道为三维空间弹道。当弹体撞击速度由800 m/s提升至1000 m/s时,椭圆截面弹体姿态角增量由18.6°降至17.8°。     

带尾翼翻转型爆炸成形弹丸试验研究

采用多点起爆方式,设计了带尾翼翻转型爆炸成形弹丸(EFP)试验装置。用X光和SVR数字相机拍摄了EFP的外形和速度;用多层纸靶测试了EFP在不同飞行距离时的飞行姿态;进行了EFP穿靶能力的检验;并利用泡沫和锯末进行了EFP的软回收。由试验结果知,EFP速度为1.56～1.72km/s,长径比最大达到了3.69,由药型罩转变为EFP的质量转换率达到了98%,EFP具有较好的尾翼结构和气动稳定外形。该EFP能穿透厚度为50mm的厚钢靶或厚度为6mm、间距各为1m的5层薄钢靶。     

动能杆斜撞击靶板后效破片描述研究

针对动能杆式弹大倾角斜撞击靶板产生的靶后破片,建立了其初始破片云数学描述模型,并在此基础上对斜撞击靶后破片特征分布进行了建模。仿真结果与工程试验结果的比较表明,该模型具有较高的可信度。     

钨合金杆材料属性与侵彻性能的关系

通过对钨合金杆侵彻半无限厚铝合金靶问题的数值模拟,研究了高速侵彻中动能杆材料属性与侵彻性能的影响关系.计算采用的弹塑性流体本构模型中,用来描述材料属性的主要参数有:失效应变、屈服强度、剪切模量等.数值结果表明,失效应变是影响侵深的主要参数,而屈服强度和剪切模量对侵深的影响很小.另外,在此基础上,对着速在785 m/s～1924 m/s范围内的动能杆侵彻问题进行了数值模拟,计算结果与试验数据符合较好.     

用经典Hopkinson杆测试弹性模量的初步探讨

采用一维弹性应力波理论,实现了经典Hopkinson杆试验的计算机模拟,研究了试验"测得"(重构)的应力-应变曲线的精确度,并结合具体试验进行了分析.由于经典Hopkinson杆试验的基本计算公式中引入了"应力均匀性"假设,因此在有限应变范围内,重构的应力-应变曲线总是和输入(真实)曲线差异较大.结果表明,采用经典Hopkinson杆测量的弹性模量是不可靠的,因此实践中应慎用.     

基于统一强度理论的高速钨杆弹体侵彻陶瓷靶研究

将陶瓷靶高速冲击下的响应分为空腔、破碎、径向裂纹、弹性和未扰动等五个响应区,针对破碎区的特点,提出了基于统一强度理论的统一压剪准则。利用静态空腔膨胀理论求出了空腔膨胀压力,即A T模型中的靶体阻力Rt,求出了钨杆弹高速撞击陶瓷靶时的侵彻深度,分析了强度参数b和压剪系数对靶体阻力和侵彻深度的影响,并与试验结果及其他研究者的结果进行了比较。通过b、的变化,本文中的成果可用于各种脆性材料的侵彻分析。     

偏压薄壁杆稳定计算的有限杆元法

根据能量原理,综合三次B样条函数、有限单元法和经典Vlasov薄壁杆理论的优点,提出偏压薄壁杆稳定计算的有限杆元法．推导和求解过程中,同时考虑了截面扭转、翘曲和杆中面上剪应变的影响,可适用求解常用边界条件,任意截面形状的薄壁杆特征值问题．与经典方法比较显示着该文计算方法的有效性．     

轴向冲击下直杆动态弹塑性屈曲模态的研究

1.引言杆的动态屈曲研究开始于三十年代1966年,J. N. Goodier等人研究了飞杆对固定靶的撞击问题。由放大函数的概念求出屈曲模态。1987年H. E. Lindberg概括了国外这方面的研究工作。近年来国内也有一些工作,文[4]计及轴向应力波的影响,给出一个屈曲判据。     

USBL安装偏差联合模型构建与校准方法

超短基线声学定位系统（USBL）使用前必须要进行严格的角度安装偏差校准。通过研究安装偏差校准的数学模型和数值算法，提出一种USBL安装偏差联合模型构建与校准方法。首先结合克罗尼克积给出高斯-马尔科夫数学模型假设下的校准信标位置和姿态旋转矩阵参数估计联合解，然后基于姿态旋转矩阵的联合解和条件协因数矩阵解其固定解。同时联合模型还可以对换能器水平距离安装偏差、声速误差进行增广，提高了模型的适用性。南海实测试验结果表明，所提方法可以充分利用USBL方向信息和测距信息对校准信标和其他参数进行估计，相比传统两步法，所提方法求解的信标水平定位偏差由0.69 m减小至0.60 m，水平距离安装偏差由0.26 m减小至0.04 m，角度安装偏差由0.29°减小至0.25°。