弹载测试电路模块缓冲防护结构设计及优化

火炮发射环境易引起弹载电子设备的损坏,为了确保测试工作的可靠完成,设计了弹载测试装置电路模块抗冲击振动的缓冲防护结构。通过建立弹炮耦合模型及测试装置的有限元模型,采用数值计算模拟了弹丸发射过程并分析了测试电路的应力分布状况;从应力波传播及能量吸收的角度探讨了缓冲机理,初步设计了弹载测试装置缓冲防护结构;利用 iSIGHT与 ABAQUS的联合仿真优化,对缓冲防护模块进行了结构参数优化,优化后的测试电路防护结构最大应力降低了65.1％,缓冲防护效果显著,对该类结构的设计研究具有一定参考价值。     

考虑地面特性的箱装弹药跌落响应研究

为更好地分析复杂环境中箱装弹药跌落过程的动力学响应,基于非线性有限元理论建立箱装弹药动力学有限元模型。建立5种典型特性地面有限元模型;仿真计算得到不同地面特性下的箱装弹药关键部件的应力和加速度数据,分析不同地面特性对应力和加速度的影响。分析结果表明：该方法可为摔箱弹等事故处理提供参考依据,也可为弹药包装箱优化提供一种设计思路。     

超高射频串联发射弹组有限元分析

弹丸结构设计及其强度分析是超高射频串联发射核心技术之一.在分析超高射频串联发射整体结构的基础上,设计了弹丸结构,利用ABQUS软件建立了两发串联弹组的有限元分析模型.通过仿真得出了发射过程中两发串联弹组在最大膛压作用下的轴向形变及等效应力分布情况,分析了弹丸前端锥度和圆台大小对支撑部分受力的影响.该有限元分析的结论可为减小弹前阻力,优化弹丸结构及选取弹丸材料提供理论依据.     

基于固有属性的通用弹药公路运输安全性分析

针对公路运输条件下弹药固有安全性问题,以我军通用弹药为研究对象,运用统计分析方法对引信类型、 主装药、战术技术指标和勤务要求、弹药包装、运输速度5 方面进行安全分析。迫击炮弹、火箭筒弹、榴弹炮弹以 及轻武器弹药中的枪榴弹和榴弹发射器与弹射器弹药固有安全性较低,容易在运输和装卸载过程中受环境刺激而发 生安全事故;从发展不敏感弹药、提升包装防护性能、科学规划运输速度及路线、落实装卸载规范4 方面提出增加 运输安全性的对策与建议。结果表明,该分析能为确保弹药公路运输安全、推动弹药高效保障提供依据。     

泡沫金属/金属管塑性变形缓冲器降低弹载设备过载的数值模拟

为降低弹载设备在弹丸高速侵彻目标过程中的高过载,设计一种可降低过载值的泡沫金属/ 金属管塑性变形缓冲器。利用有限元软件LS-DYNA 对其在降低弹载设备过载上的效能进行数值模拟研究,通过数值模拟得到弹载设备侵彻过程中的过载时程曲线,并与没有采取任何措施和仅采用单纯金属管塑性变形缓冲器的弹载设备过载时程曲线进行对比。结果表明:泡沫金属/ 金属管塑性变形缓冲器可以大幅降低高速、侵彻时间长的弹丸中的弹载设备过载,且在降低弹载设备过载效能和作用时间上优于单纯的金属管塑性变形缓冲器。     

高速动能弹侵彻钢板加速度测试技术研究

通过理论分析、计算机模拟。研究了弹体高速侵彻钢板时，弹体中应力波的传播规律，以及弹载测试仪器在引力波作用下的失效机理；研究了外部缓冲理论，包括缓冲材料选择、缓冲器件设计等。采用文中的研究结论．对高g值下的弹载测试仪器进行了抗高冲击设计，并进行了多次现场实验的验证。通过试验可以看出，利用不同密度、不同孔径的缓冲材料对电路模块可以进行有效地保护，极大地提高了弹体高速侵彻硬目标过程中的数据捕获率。     

火炮发射环境下弹载光电器件结构动态响应研究

为了研究弹载光电器件抗高过载机理,针对火炮发射环境特点,以某型特种弹所用弹载光电器件为例,建立了加装减载组件的弹载光电器件有限元分析模型并进行仿真分析。采用应力波理论,建立了反映弹载光电器件动力学过程的理论分析模型,计算求解作用于镜头的应力、相对位移和相对速度等,得到了弹载光电器件的动力学响应。结果表明：数值计算与仿真模拟结果有较好的一致性,验证了所建立的理论分析模型的正确性,可用于火炮发射环境下不同弹载器件的动态特性研究和抗高过载设计的理论分析。     

弹底过载存储记录仪

为获取弹丸在膛内的加速度,设计了一种能承受高压、高过载的微小型存储测试仪。它由单片机和CPLD作为主控芯片、高速FIFO作为缓存与NAND flash为存储介质,以橡胶作为电路模块与外壳的缓冲材料。采用有限元软件ANSYS/LSDYNA对冲击过程进行了数值模拟,并经155mm火炮实测验证。记录仪成功获取了膛内弹底加速度,并承受住了弹丸出口31000g的过载。     

弹丸被甲材料对弹丸挤进的影响分析

为研究弹丸被甲材料对挤进过程的影响,以某小口径步枪弹为对象进行研究。分析弹丸材料的特性,分 别以H90 铜被甲弹和覆铜钢被甲弹为例进行挤进试验,得到不同弹药对应的挤进力变化;通过有限元仿真模型,结 合试验结果推导挤进过程数学模型,并对其正确性进行验证。验证结果表明,挤进数值分析结果与仿真结果与实验 数据吻合。从分析计算结果来看,被甲材料的不同导致挤进过程也有较大差异。     

某小口径埋头弹弹体破碎性研究

埋头弹作为一种新型弹药,具有体积小、形状规则等优点,是未来弹药发展的重要方向之一。弹体破碎性直接影响弹丸威力,为提高弹丸威力,弹体材料、炸药种类、弹体装药结构必须合理搭配。通过对30CrMnSiA、40MnNiMo、50SiMnVB 3种常用弹体材料进行破碎性试验,寻求一种适合某小口径埋头弹的弹体材料。试验结果表明：50SiMnVB材料的弹体形成的有效破片数量最多,质量相对均匀,更适合用于小口径弹药弹体材料。同时,针对50SiMnVB弹体材料形成破片质量分布不均、利用率低等问题,利用ANSYS LS/DYNA有限元分析软件对该口径埋头弹弹体膨胀和自然破片形成过程进行了数值模拟,通过对弹体自然破片形成机理的分析并结合埋头弹发射具有高膛压、高过载的特点,设计出一种结构简单,加工成本低廉,可用于高膛压、高过载的弹体结构,并对所设计的弹体结构自然破片的形成过程进行数值模拟。数值仿真结果表明该种弹体结构设计方案具有较高的可行性。进行了破碎性试验验证,试验结果表明该种弹体结构形成的有效破片数量可增加16.5%。     

弹载爆磁压缩发生器动态电感的计算

动态电感在弹载爆磁压缩发生器的设计计算中具有举足轻重的地位。为了解决动态电感的计算问题,将镜像电流模型运用到了某弹载爆磁压缩发生器的电路参数计算中,并进行了详细的推导,编写了一个弹载爆磁压缩发生器动态电感的数值计算程序。代入设计数据计算后,获得了电感变化曲线,分析得出了发生器运行过程中电感变化的阶段性特点,为下步优化设计及试验提供了依据。     

基于分离式霍普金森压杆的弹载器件动态特性模拟研究

为了研究弹载器件抗高过载机理,采用分离式霍普金森压杆（SHPB）装置和高速摄像机等测试设备,得到了测试所用弹载器件可承受的极限载荷和经减载组件减载后作用于弹载器件上的输出应力。针对减载组件在冲击条件下的变形受应力波效应和应变率效应互相耦合影响的情况,基于粘弹性材料的非线性特性,建立了加装减载组件的弹载器件非线性动力学模型。利用参数辨识法和特征线的相容关系获得了反应减载组件材料属性的性能参数并完成了模型求解,计算结果与冲击实验结果相符。该模型的建立与求解,为高过载环境下弹载器件的动态特性研究提供理论研究和方法参考。为了研究弹载器件抗高过载机理,采用分离式霍普金森压杆（SHPB）装置和高速摄像机等测试设备,得到了测试所用弹载器件可承受的极限载荷和经减载组件减载后作用于弹载器件上的输出应力。针对减载组件在冲击条件下的变形受应力波效应和应变率效应互相耦合影响的情况,基于粘弹性材料的非线性特性,建立了加装减载组件的弹载器件非线性动力学模型。利用参数辨识法和特征线的相容关系获得了反应减载组件材料属性的性能参数并完成了模型求解,计算结果与冲击实验结果相符。该模型的建立与求解,为高过载环境下弹载器件的动态特性研究提供理论研究和方法参考。     

枪弹包装中弹药抓取的气伺服技术

为满足主流口径枪弹生产工艺要求,在民用包装产品技术的基础上研发一套能满足主流口径枪弹生产工艺要求的枪弹包装自动化设备.对枪弹包装抓取设备的垂直气伺服进行建模、控制、系统辨识等理论研究,通过气路设计和高速电磁阀对气缸的控制,构建电-气开关伺服系统,配合摸索的控制曲线进行实际应用,并通过试验验证和一系列的试验数据进行分析优化.结果表明,该设备能实现气伺服在气动位置自调整抓取和抓取装置的垂直定位,更好地完善气动伺服技术、实现气动伺服代替电伺服,并应用于更广泛的领域.     

步枪弹侵彻明胶靶标的数值模拟

为更好揭示步枪弹与明胶的相互作用过程及作用机理,采用显式有限元方法对侵彻过程进行了数值模拟,通过与实验数据对比验证了模型的有效性和准确性。对弹头在明胶中的受力、明胶中等效应力分布及入射攻角对明胶创伤效应的影响进行了分析。数值结果表明：在窄伤道段明胶阻力增长缓慢,随着弹头的迅速翻滚明胶阻力急剧增长,并导致弹头破碎;明胶中的最大等效应力层始终分布在瞬时空腔的内壁,随着空腔膨胀其影响区域不断扩大,并导致空腔内壁的明胶单元破坏失效;攻角的微小变化对弹头在明胶中的翻滚位置及速度衰减规律影响较大,但随着攻角的增加这种影响逐渐减弱。     

基于网靶和高速数据采集方法的弹丸速度测量

根据弹丸出口速度测量原理，提出一种基于网靶区截装置和高速数据采集的弹丸飞行速度测量方法。在合理设计放大隔离电路的同时，用数字滤波方法滤除干扰信号，增加测量可靠性，并分析选取相应参数对测速精度的影响，最后通过实弹发射实验验证了该方法可以满足弹丸速度测量的要求。     

基于SOLIDWORKS 的弹头压入专机的有限元分析和结构优化

针对多发一组对弹头专机进行压合时存在的问题,建立弹头压入专机结构的简化三维模型。在××弹自动装配生产线的弹头压入专机设计过程中,运用SolidWorks软件建立虚拟样机,采用机械仿真设计软件SolidWorks Simulation工具对模型进行静力学机构仿真分析,得到关键部件的最大应力及变形位移,并基于仿真结构,对关键零件进行结构优化设计。结果表明：该方法有实用性较强,可为弹头压入专机及类似设备的工程设计提供理论参考。     

传火孔检测模块设计

针对目前小弹弹壳检测功能中传火孔的检测成本较高的问题,提出一种低成本思路,设计一种传火孔检测模块.该模块用激光光源照射弹壳底部,在光电池上投射出光斑.光斑面积不同在光电池上产生不同的电压,将此电压放大并与标准电压比较,判定光斑面积是否符合工艺要求,从而判断弹壳的传火孔的完整性指标是否合格.结果表明:该模块符合功能要求,且成本低,已在多条国内小弹生产线及出口生产线上得到很好的应用.