高速弹体对钢筋混凝土靶的侵彻/贯穿效应实验研究

为了研究高速弹体对钢筋混凝土靶的侵彻/贯穿效应,以100 mm口径滑膛炮作为发射平台,驱动10 kg级卵形弹体以820～1195 m/s速度撞击强度为31.0～43.6 MPa的钢筋混凝土靶,获得了弹体侵彻/贯穿钢筋混凝土靶的终点弹道实验数据,并对弹体的侵彻/贯穿深度、靶板侧面自由面效应、弹体的变形进行了详细分析。结果表明:弹体的侵彻/贯穿深度为2.2～2.8 m,部分经验公式预估的侵彻/贯穿深度与实验结果吻合较好;当靶面相对尺寸较小且弹速较高时,靶板侧面自由面效应比较明显;当弹速达到1195 m/s时,弹体开始由刚体向半流体转变。     

锥头弹体攻角贯穿薄钢靶数值模拟

为了研究攻角对锥头弹体贯穿薄钢靶破坏模式和弹体偏转的影响,利用ANSYS/LS-DYNA有限元软件建立了锥头弹体以2°～10°攻角贯穿薄钢靶的模型。先验证了模型及参数的可靠性,在此基础上进行了锥头弹体在不同攻角和初始速度条件下的贯穿数值模拟。结合靶板的破坏与弹体的偏转过程提出了一种四阶段分析模型,并系统地研究了攻角对弹道和弹体偏转角变化规律的影响。结果表明:攻角贯穿薄钢靶失效模式为非对称花瓣形破坏;攻角越大,初始速度越小(大于弹道极限速度),弹道偏转越明显;弹体偏转角变化规律与初始速度范围相关,当初始速度高于1.4倍弹道极限时,弹体偏转角呈现先增大后减小的变化趋势;弹体出靶时刻的角速度随攻角的增大而增大,随着初始速度的增加先反向增大后减小。     

涡旋板弹簧的有限元分析及实验

板弹簧支承技术是线性压缩机的关键技术之一,在为活塞提供轴向回复力的同时,还用来支承压缩活塞、保证密封间隙。在优化分析的基础上,文中设计制造了一款三臂涡旋板弹簧。利用ANSYS有限元软件分析了该款板弹簧的轴向刚度、径向刚度、应力分布以及固有频率特性,并对板弹簧的轴向刚度和固有频率进行了实验研究。实验结果表明,采用有限元分析方法分析板弹簧性能是有效的。     

不同材料弹体超声速侵彻钢筋混凝土靶的结构破坏对比实验

设计了超声速钻地结构弹,采用203 mm口径的火炮,开展了25 kg量级弹体在1100~1300 m/s速度范围内侵彻钢筋混凝土靶的实验研究,应用数值仿真对弹体侵彻钢筋混凝土靶的过程进行了模拟计算。基于实验和仿真结果,对超声速侵彻条件下两种金属材料弹体的结构响应、质量损失等问题进行了分析。结果表明:在超声速侵彻钢筋混凝土靶的过程中,两种金属材料的弹体结构变形破坏形式主要为头部侵蚀和侧壁磨蚀,头部侵蚀量的大小与弹体壳体材料有关,高强度G50钢材料更适合用于1200 m/s速度量级的超声速侵彻环境。对出现的“径缩”现象作了初步分析,并对今后工程应用的结构弹体设计提出了指导意见。     

可变形弹丸贯穿铝合金靶的数值模拟

 采用显式动态有限元商业软件ABAQUS/Explicit对可变形卵形弹丸正贯穿和斜贯穿有限厚度铝合金靶的过程进行了有限元数值模拟。根据空穴膨胀理论,将靶体对侵彻的影响用一个作用在弹体表面的力函数代替,同时考虑了有限厚度靶自由表面的影响,并对空穴膨胀得到的力函数进行了修正。这样在进行数值模拟时就无需对靶体划分网格,也避免了复杂的接触问题,从而使模拟大为简化。最后,用VAR4340钢弹贯穿6061-T651铝合金靶板得到的数值模拟结果与实验结果进行了比较,二者基本吻合。     

轴对称抗性消声器的有限元分析

扩张室消声器结构简单,因此在噪声控制工程中得到广泛的应用。近年来异形插管消声器更得到重视。但是用经典的一维平面波理论来估计它的消声特性或指导设计都很困难。本文采用有限元方法,求出它的声场分布和消声特性,为设计此类消声器提供了理论基础和新方法。文中以简单扩张室消声器为例,证实有限元方法计算值与经典的一维平面波理论值在低频范围内能很好的符合。在较高频率的范围,一维理论方法要受到限制,而有限元方法仍然适用,并能估计出消声器中的二维效应。对于异形插管消声器,则只能用有限元方法求其消声特性。本文着重介绍具有轴对称和自然边界条件波动方程的有限元方法。     

ITER结构冷却馈线有限元分析

阐述了ITER结构冷却馈线的设计。运用有限元法对冷却馈线进行静力分析及地震分析,校核了馈线的应力及变形情况,验证了馈线结构设计的安全可靠性。     

弹体高速侵彻钢筋混凝土靶的结构变形及质量损失的实验研究

设计了高速钻地结构弹,采用35mm口径的弹道炮和100mm口径的滑膛炮,进行了0.15和1.5kg弹体在1 030~1 630m/s速度范围内侵彻钢筋混凝土靶的实验研究,对高速侵彻条件下弹体的结构响应、质量损失及生存极限速度等问题进行了探讨。结果表明:在高速侵彻混凝土过程中,弹体结构的变形破坏包括头部侵蚀/墩粗+侧壁磨蚀、弯曲/尾部破裂、破碎等形式,弹体头部侵蚀和弹体质量损失程度随撞靶初速度的增加而增加。     

大口径望远镜结构的有限元分析

望远镜是动态光电跟踪探测系统中的关键部件之一,特别是大口径光学系统,不仅要求主望远镜的稳定性高,还要尽可能地减少结构质量。根据1.3m大口径望远镜的结构设计方案,利用大型有限元结构分析软件I DEAS,采用板壳和质量单元描述结构主体,建立了较为精确的结构分析模型,求得了望远镜在不同俯仰角位置时的主、次镜位置变化,为整个望远镜的结构设计提供了可靠的依据。     

基于ANSYS的红外光学系统的有限元分析

红外光学系统作为空-空导弹的重要有机组成部分,要经历复杂的动力学环境。采用有限元分析方法对红外光学系统结构在工作状态下的变形、应力及固有频率进行了全面分析。验证了光学系统的结构是否满足光学像质要求和刚度要求,确定了面形变化的显著区域,并专门对其中的关键结构进行了详细分析,进而提出结构优化的途径。该方法对光学系统结构设计和分析具有现实意义,有助于进一步分析研究光学系统结构动力学。     

超薄镜的有限元分析

建立了组成空间望远镜主镜的超薄扇形子镜的有限元模型,分析了镜面的热变形和影响函数。通过对热变形的分析表明,为了减小空间温度场产生的镜面变形,应该选用具有一定弹性的面形致动器,或者致动器与镜面之间具有一定的相对滑动能力。通过对影响函数的分析表明:对所研究的弹性致动器来说,相邻致动器器之间具有明显的位移耦合,间隔致动器的耦合可以忽略;边缘致动器由于受到的约束比较小,在同样的致动伸长量下,产生的位移大于中心致动器。     

新型敏感器有限元动力学分析

介绍了一种超大口径、长焦距、折反式光学系统的新型敏感器。为验证其结构设计的可靠性和稳定性,使用大型通用有限元软件MSC Patran建立了整机有限元分析模型,用MSC Nastran对其进行了模态分析和随机振动分析。分析结果表明,星敏感器性能稳定可靠,可对一些关键部件的设计提供理论依据。     

星载经纬仪主要结构件的有限元分析

基于星载经纬仪在发射过程中结构强度大、重量轻的特殊要求,本文在深入分析经纬仪结构件特性的基础上,运用有限元分析理论,在大型有限元软件ANSYS平台上,对某星载经纬仪主要结构件的静力学和动力学特性进行了仿真分析,预先了解结构在未来工作环境下的应力、应变、及固有频率等情况.结果表明:当环境的某些固有频率和经纬仪的前六阶固有频率比较接近时,应该考虑适当改变经纬仪的结构形式,从而尽可能避免共振现象的发生;U形架采用合理的支撑方案,使最大变形量和最大应力减少了一个数量级.     

ITER重力支撑系统的有限元模态分析

用ANSYS有限元软件建立了ITER重力支撑系统（20度最小旋转周期）3维有限元分析模型，采用分块（Block Lanczos）法对ITER重力支撑系统进行有限元模态分析。计算分析，ITER重力支撑系统的前10阶固有频率和振型。模态分析结果表明ITER再力支撑结构的韧性板刚度对模态影响较大。     

非线性有限元结构分析增量法的并行处理

给出了非线性有限元结构分析著名的增量法的并行处理算法，并在多处理机系统Ｃｈａｌｌｅｎｇｅ－Ｌ上进行了数值试验。