圆柱形弹药空气中爆炸相似性规律

针对战场损伤试验中弹药费用高、使用风险系数大的问题，采用量纲分析的方法对圆柱形弹药相似性模型的建立方法进行分析，研究原型同相似性模型之间冲击波峰值压力的关系，利用有限元仿真软件AUTODYN对冲击波传播过程进行数值仿真，并结合实弹试验数据对相似模型的有效性进行验证。研究结果表明，AUTODYN仿真结果同量纲分析结果一致，同时与实弹试验结果也吻合较好，说明在实际试验中可以使用缩比模型替代原型进行试验。该研究为弹药缩比模型在战场损伤试验中的使用提供了理论基础，具有一定的工程价值。     

弹体攻角侵彻混凝土数值模拟

利用LS-DYNA程序的用户自定义模型功能，在LS-DYNA程序中嵌入了用于描述混凝土及钢筋混凝土侵彻贯穿的动态损伤模型。模型拉伸部分用Taylor-Chen-Kuszmaul(TCK)模型描述，体现了应变率对拉伸作用的敏感性；压缩部分则采用Holmquist-Johnson-Cook(HJC) 强度模型。模型中考虑了拉伸损伤、压缩损伤、应变软化、静水压力效应以及应变率效应。利用该方法对弹体攻角非正侵彻混凝土靶过程中的弹体变形、混凝土靶的损伤破坏、弹体的速度变化规律及弹体的变形进行了计算，并将计算结果与实验结果进行了比较，结果表明，采用该模型可以较好地模拟弹体非正侵彻混凝土过程。     

SINS/GPS/CNS 组合导航联邦滤波算法

针对飞行器在长航时高速巡航过程中,捷联惯性导航系统存在误差漂移,GPS 导航可能会丢星、信号失锁,天文导航系统易受环境干扰,组合系统模型线性化误差易导致滤波发散等问题,分析了三种导航系统的优缺点,提出了 SINS/GPS/CNS 组合导航联邦滤波算法,该算法可以取长补短,巧妙地将 GPS 定位和天文导航定姿精度高的优势辅助于捷联惯导系统,利用卡尔曼联邦滤波器对捷联惯导系统进行误差估计,并对联邦滤波算法进行了有效的改进.计算机仿真显示,该滤波器收敛速度快,具有一定的容错功能,其滤波精度较 SINS/GPS 组合导航系统在位置误差和速度误差上均有约5%左右的小幅提升,在平台角误差上更是提高了一个数量级.仿真结果验证了该组合导航方案的可行性和算法的有效性,有重要的工程应用价值.     

GPS/INS组合导航算法性能评估平台

针对常规GPS／INS组合导航算法研发系统扩展性较差的问题，研发了一种GPS／INS组合导航算法性能评估实验平台。该实验平台具有较高的开放性和可扩展性，能够比较便利地嵌入各种导航系统进行仿真数据实验、真实数据实验，完成算法性能的评估。文章首先介绍这一实验平台的基本结构，并给出了一些关键技术的解决方案，最后通过利用该平台进行仿真实验，结果验证了实验平台的GPS／INS组合导航算法性能评估是科学有效的。文章设计的多数据源导航模拟器和独立的算法库为今后的组合导航算法研究提供了有利的参考价值.     

混合粒子联邦滤波在多信息组合导航系统中的应用

在组合导航多信息滤波系统的应用中,会遇到部分子滤波器为非线性系统的情况。提出了一种混合粒子联邦滤波方法,把高斯粒子滤波获取多维高斯分布的计算过程融入到联邦卡尔曼滤波结构框架中,并采用该滤波框架解决混合系统的多信息融合问题,该算法在滤波模型的适应性方面要优于传统的联邦滤波。以组合导航多信息融合问题为例,建立了混合粒子联邦滤波模型,对该算法进行了仿真,仿真结果验证了混合粒子联邦滤波的有效性。     

FAE炸药跌落撞击安全性数值分析

提出了冲击载荷作用下燃料空气炸药(FAE)的三相混合物材料模型.在模型中,FAE炸药被模型化为具有一定的微观结构,其液体组分及气体组分填充于金属固相颗粒互相搭结构成的骨架孔洞内.另外,材料模型中引入了气体的绝热压缩模型,使得整个模型可以给出在冲击加载条件下FAE炸药中各组分的应力状态及温度场,从而为合理地判定FAE装药的安全性提供了条件.FAE三相混合物材料模型作为用户自定义子程序嵌入到动力学程序AUTODYN中.最后,应用FAE炸药材料模型对某FAE战斗部从20 m高处垂直跌落至钢质地板的撞击过程进行了数值模拟.基于FAE装药在这种跌落撞击过程中的应力和温度状态,对其安全性进行了评价.     

INS/Doppler组合导航中安装偏角的在线估计

INS和Doppler在载机上安装时存在安装偏角,会对组合导航精度产生影响.为此,提出了一种新的INS/Doppler组合导航算法,将标度因数和安装偏角作为状态变量进行估计.在分析Doppler输出误差模型的基础上,详细推导了组合导航算法模型,并进行了仿真.仿真结果表明,在载机正常飞行并适当机动的情况下,该组合导航算法能够准确对标度因数和安装偏角进行估计,标度因数的估计精度为0.4‰,安装偏角的估计精度为0.1′-0.3′,从而提高了导航精度.     

多尺度递归融合估计在组合导航系统中的应用

多尺度递归融合估计是对多传感器系统进行的基于尺度的融合估计算法.利用小波变换中多尺度分析的思想,构造出多尺度动态模型,利用该模型对粗尺度上的状态估计值进行修正,递归获得最细尺度上基于全局测量值的最优估计值,该估计值是方差最小意义下的最优估计.将此算法应用于SINS/GPS组合导航系统中,仿真结果表明,应用该算法能取得较好的效果,获得了比仅在单一尺度上进行kaIman融合估计更好的结果,有效地提高了组合导航系统的精度.     

组合滤波器在组合导航中的应用设计

设计了基于INS GPS组合导航系统的组合滤波器(卡尔曼滤波器和H∞滤波器)及实现方法,建立了9维系统状态方程,给出了陀螺误差模型、加计误差模型和GPS误差模型,实现了以GPS与INS输出的东、北向速度误差作为组合滤波器观测量的组合方案.该组合滤波器通过检测各子滤波器的估计误差量的均值,使其自身具有很强的自诊断能力.通过计算机的仿真,对系统的精度进行了分析,证明该方案是可行的,能够加快计算速度,实现实时滤波计算,取得很好估计效果.     

激光陀螺捷联惯导减振系统动力学建模与仿真

由于激光陀螺固有机抖频率的存在,以及导弹运输、装卸、发射与飞行过程经历的动态环境中振动、冲击、过载等激励,导致激光陀螺在导弹上使用输出精度差。应用多体系统传递矩阵法,建立了激光陀螺捷联惯性测量组合减振多体系统动力学模型,分析激光陀螺固有抖动和导弹振动冲击对激光陀螺输出精度的影响。通过对减振系统动力学模型进行仿真,获得了激光陀螺抖动和导弹冲击环境下激光陀螺捷联惯性测量组合减振系统动态响应。该仿真结果为激光陀螺捷联惯性测量组合减振设计提供理论依据,该分析方法为激光陀螺捷联惯组在导弹上应用提供理论基础。     

应力波衰减基础上的岩石爆破损伤模型

在TCK损伤模型基础上 ,考虑岩石冲击损伤过程的声波测试衰减规律 ,构造新的岩石爆破损伤模型。将该模型装进LS DYNA3D动态有限元程序 ,通过岩石冲击损伤实验验证该程序的计算结果 ,并用新模型实现了岩石台阶爆破数值计算。     

接触爆炸荷载作用下带孔防护结构内冲击波的传播规律

采用有限元分析软件ATUODYN,对接触爆炸荷载作用下带孔防护结构内冲击波的传播进行了数值模拟,得到了防护结构孔口和内部中心处冲击波超压－时间曲线;分析了炸药量和爆心距孔口距离对防护结构内部超压、正压冲量的影响;以数值计算结果为基础,结合量纲分析,拟合得到了结构内部中心处爆炸冲击波特征参数的预估公式。     

内爆压缩多层密绕螺线管的数值模拟

利用AUTODYN二次开发接口建立三维多层密绕螺线管数值模型，并实现周期性边界条件，应用光滑粒子动力学方法对内爆压缩多层密绕螺线管过程及其界面不稳定性开展数值模拟。计算结果表明，内爆压缩螺线管结构过程存在扰动快速增长至后期的界面失稳现象，与对应的实验结果较为相符。同时，计算显示螺线管结构参数对界面不稳定性发展具有显著影响，螺旋角度减小，结构压缩后期的界面不稳定性趋于严重；铜线直径减小，结构压缩后期的界面不稳定性趋于减弱。     

基于TCK模型的非贯通节理岩体动态损伤本构模型

提出在岩体动态损伤本构模型中应同时考虑宏、细观缺陷；基于能量原理和断裂力学理论推导得出了同时考虑节理几何及力学特征的宏观损伤变量(张量)的计算公式；基于综合考虑宏、细观缺陷的复合损伤变量(张量)及完整岩石动态损伤Taylor-Chen-Kuszmaul(TCK)模型，建立了相应的单轴压缩下节理岩体动态损伤本构模型；利用该模型讨论了节理内摩擦角及节理长度对岩体动态力学特性的影响规律。研究表明，试件动态峰值强度随着节理内摩擦角的增大而增大，随着节理长度的增加而减小。     

Further study on effect of concrete defense layer on evolution mechanism of stress-waves

The Taylor–Chen–Kuszmaul model, which regards the dynamic fracture process of brittle materials as a continuous accrual of damage, has been successfully applied to simulate rock blast and concrete penetration. This paper employs the TCK damage model to numerical study on the effect of perforated concrete defense layer on evolution mechanism of blast-induced stress waves. The numerical results reveal that the tensile damage near free boundary should be noteworthy under a higher blast loading, and the peak values of hydrostatic pressure beneath an artificial cavity are largely reduced. The effects of cavity dimensions and position on wave evolution and reduction are detailedly explored. One empirical formula is proposed to relate the decay factor of peak hydrostatic pressure to the dimensions and relative position of cavity.     

夹层聚能装药作用过程的数值模拟

基于凝聚炸药冲击起爆的Lee-Tarver模型，利用AUTODYN有限元计算软件对夹层聚能装药作用过程进行了数值模拟。分别对夹层聚能装药爆轰波形传播过程及其特性参数进行了数值计算,对典型聚能装药采用单一结构装药、夹层装药的射流成型过程进行了数值研究,最后对不同爆速炸药匹配关系的夹层聚能装药射流参数进行了计算分析。计算结果表明,相对于单一结构装药，夹层装药射流头部速度提高了20%,夹层聚能装药能有效提高聚能金属射流头部速度、提高侵彻深度、增加炸药装药的作功能力。     

破片撞击起爆柱面带壳装药的临界速度修正判据

为获得适用于柱面带壳装药的冲击起爆修正判据，以Picatinny工程判据为基础加入修正项进行修正。采用AUTODYN-3D软件对破片撞击柱面带钢壳的B炸药进行数值计算，获得了破片入射角、装药曲率半径对炸药临界起爆速度的影响规律；通过拟合得到修正项表达式，建立了考虑破片入射角、柱壳装药形状函数的炸药起爆临界速度修正判据。判据计算值与实验数据和数值计算值吻合较好，该判据能较好的预测柱形带壳装药的冲击起爆条件。     

碎片云SPH方法数值模拟中的材料失效模型

光滑粒子流体动力学方法（smoothed particle hydrodynamics，SPH）被广泛应用于薄板超高速撞击碎片云的数值模拟。利用AUTODYN软件中的SPH模块，考察了无失效模型、Grady失效模型和最大拉应力失效模型3种方案下碎片云模拟结果，发现无失效模型时计算结果及材料表现与实验明显不符；相比于Grady失效模型，最大拉应力失效模型下材料更难失效，将小幅度减弱碎片云扩散程度，碎片总数减少，粒子聚集产生更大碎片，碎片云侵彻性能提高，增大模型失效阈值亦有上述表现。相比而言，Grady失效模型计算结果更符合实验，但2种失效模型间差异与撞击工况相关，材料破碎越充分差异越小。