为了对惯性起爆弹丸的起爆特性进行定量分析,对弹丸的撞击起爆过程进行了试验研究。根据炸药的热起爆理论,建立了装药的摩擦起爆模型; 结合LS-DYNA软件对装药的惯性撞击特性进行分析,得到了不同工况下装药的摩擦温升曲线。结果表明:在弹丸能够有效穿透靶板的情况下,弹丸的着靶速度越低,装药所受的惯性冲量越大,装药越容易被起爆。计算得到的钝化RDX与钢惯性体之间的滑动摩擦系数为0.04。将数值计算与试验测量的结果进行了对比分析,验证了摩擦起爆模型的有效性。

为了研究发射装药引起膛炸的基本原理,确保火炮武器系统发射过程安全,实现末端毁伤效应,从理论分析计算的角度出发,基于离散单元法,建立了火炮发射药床冲击破碎动力学仿真模型,模拟了大口径火炮发射药床在燃气流冲击载荷下的破碎过程,并与有限元计算软件LS-DYNA的结果进行对比,结果表明,离散单元法和有限元法计算结果几乎一致,验证了该方法的准确性。该计算方法对发射装药发射安全性研究具有一定理论实用价值。

为了避免炸药在发射环境下由于底隙中的空气受压缩加热引起膛炸,采用有限体积法,依据广义黏弹性统计裂纹本构模型,研究了在发射环境下炸药底隙对炸药装药安全性的影响。针对不同的炸药底部初始温度,分析了炸药内部应力和温度的分布规律,讨论了炸药底部温升与炸药点火的关系; 依据理想气体绝热压缩方程,定量地分析了炸药底隙中空气压缩量与温度升高的关系。研究结果显示,随着炸药底隙中残留空气的压缩量的不断增大,炸药底部的温度也不断升高。当底隙中空气压缩量达到一定值时,炸药底部的温度升高到其点火温度,从而引发炸药点火。该分析结论可以作为炸药装药发射安全性分析的理论依据。

针对某中口径无后坐炮研制中的内弹道设计问题,将多目标优化的Pareto遗传算法与无后坐炮经典内弹道数学模型相结合,以最大膛压和初速作为优化设计的目标,对药室容积和发射药药量进行了多目标优化设计,提出了一种基于Pareto遗传算法的无后坐炮内弹道多目标优化方法。优化结果表明:所采用的Pareto遗传算法与内弹道相结合是可行的; 利用Pareto遗传算法,所得数个内弹道目标优化解以Pareto前沿面的形式给出,设计人员可根据需要从中选择无后坐炮内弹道的最优设计方案。

为建立更为准确的火炮发射动力学仿真模型,以某型步兵战车高低机齿轮与齿弧为对象,对双齿啮合接触刚度系数进行了计算,并与整体ADAMS发射动力学模型进行了耦合。建立了齿轮与齿弧有限元模型,设置齿轮与齿弧初始啮合位置为双齿啮合区,采用罚函数法,求得接触力、接触间隙、接触渗透量等双齿区域接触特性,结合Contact接触力公式计算双齿接触刚度系数。以此为基础数据,建立了ADAMS步兵战车整车刚柔耦合发射动力学模型,对火炮行进间射击过程进行动力学仿真分析; 研究了2档车速下4种中等起伏路面条件下的行进间射击结构动态响应,齿轮、齿弧之间的动态间隙对火炮俯仰部分的空间指向的影响,分析结果表明,计算的高低机双齿啮合接触刚度系数能有效反映行进间射击过程中的动态特性,并为实现高机动条件下的高精度打击能力、提高射击精度提供数据基础。

针对摆膛炮在一定射弹量后卡膛无法正常供弹的问题,为确定某摆膛炮摆膛和身管之间的合理间隙,通过温度场理论计算得到结构模型初始参数; 利用流固耦合和动网格仿真模拟弹丸发射及装弹过程中该发射装置身管、摆膛传热过程; 采用有限元热-应力模块研究该炮在五连发的高温高压下摆膛和身管间隙位置的形变位移。利用该方法,在该火炮连续发射5发的条件下,获得了摆膛和身管关键位置的温度变化情况; 采用热-应力有限元计算得到了膛管形变位移,确定了两者间隙的合理范围。

为提高回转式自动化弹仓的定位控制精度及降低弹仓在运动过程中的振动,针对回转式自动化弹仓在运动过程中齿轮多边形效应明显、非线性摩擦难以准确测得、冲击振动大等造成的定位控制精度低的问题,提出了一种基于自适应算法的近似变结构控制方法。通过改进传统滑模超平面并将其与自适应算法结合,使超平面能够依据系统误差自适应改变; 对回转式弹仓系统的转动惯量与阻尼系数进行了自适应估计。基于Simulink仿真,得出弹仓在不同载荷条件下的控制误差,并与PID控制、传统滑模变结构控制效果对比。分析结果表明:在同等扰动及同等载荷条件下,改进自适应近似变结构控制能够更有效地提高回转式自动化弹仓的定位控制精度,且能够有效降低弹仓运动过程中的振动。

为研究总体参数变化对自主水下航行器回旋运动稳定性的影响,针对水下航行器回旋运动总体参数的敏感性进行分析。在建立水下航行器六自由度空间运动方程的基础上,运用MATLAB/Simulink模块对水下航行器的空间回旋状态进行了数值仿真,得到了水下航行器空间回旋运动的规律。对各总体参数,如浮力、重心浮心距、重心下移量、重心侧移量变化对水下航行器的回旋速度、回旋角速度、回旋深度、回旋空间运动等回旋特性的影响进行了数值计算及分析,结果表明:浮力变化对水下航行器运动特性影响不大,重心浮心距变化会使俯仰角发生变化,重心下移量增大会提高水下航行器运行的稳定性,而重心侧移量增大则会降低其稳定性。

为了研究潜伏式武器采用减速伞结合舱段分离的方法实现水下安全着陆的可行性,建立了该武器使用减速伞减速及舱段分离着陆时的相关运动过程的数学模型,采用数值计算方法对该运动过程进行了仿真分析,得到了武器减速直至着陆过程中武器及其舱段运动的仿真结果,并对减速伞不同的开启角度对整个着陆运动过程的影响进行了分析。仿真结果表明:通过选择合适的减速伞开启角度、开启深度、舱段分离深度以及钢缆长度参数组合,基本可以实现武器的安全着陆。

对潜射声自导鱼雷的拦截是舰载反鱼雷鱼雷(ATT)拦截运用的一个重要内容。首先,针对潜射声自导鱼雷的直航搜索段和自导追踪段弹道特征,分析了ATT的拦截原理,指出ATT应采取不同方式实施拦截。其次,提出了ATT拦截方式变更的临界雷舰距离的概念,并按照本舰采取停车规避、保持原状态航行和采取转向远离规避3种典型态势进行了理论推导和仿真标绘。最后,围绕临界雷舰距离进行了数值仿真和规律分析。研究结果表明:临界雷舰距离是客观存在的,且随着本舰采取机动策略的不同呈现一定规律性变化。该研究结果可为ATT的实际运用提供参考

为研究刻槽参数对横向效应侵彻弹丸(PELE)冲击破碎的影响规律,采用光滑粒子流体动力学方法,利用Johnson-Cook本构模型,引入最大主应力失效和随机失效准则,建立数值模拟模型,对PELE壳体的冲击破碎过程进行模拟,并试验验证了数值模拟模型的有效性。利用均匀设计方法确定刻槽数量、刻槽角度、刻槽深度的因素水平表和数值模拟方案,分析壳体的破碎情况。研究结果表明:该文采用的数值模拟模型能够有效模拟PELE的壳体破碎情况,壳体刻槽PELE侵彻贯穿靶板过程中,壳体的纵向断裂和破碎基本沿着刻槽位置开始,壳体破碎产生的碎片多为长条状。壳体破碎程度随刻槽数量的变化呈抛物线趋势变化,随刻槽角度的增大而减小,与刻槽数量、刻槽深度的乘积正相关。该文采用的数值模拟模型和研究方法可用于研究固体材料的冲击破碎。