TC4钛合金板抗高强杆弹正撞击侵彻特性实验研究

为了研究高速撞击下TC4钛合金平板的损伤行为及弹头形状对其抗侵彻性能的影响,利用轻气炮加速装置,对10 mm厚钛合金平板进行了杆弹正撞击侵彻实验,得到了两种弹体撞击下靶板的弹道极限和损伤形貌,并结合微观观察对靶板的损伤特性和机理进行了分析.结果表明10 mm厚度TC4靶板,平头弹和卵形弹撞击后的破坏形式有明显的不同,且对卵形弹的抗弹性明显优于对平头弹.卵形弹撞击后靶板损伤为正面开孔,背面剥落,破坏模式为花瓣型破坏.平头弹撞击后靶板为剪切冲塞型破坏,且弹孔边缘整齐,内壁光滑.此外使用扫描电子显微镜观察到了平头弹侵彻靶板时产生的绝热剪切带,绝热剪切带的产生意味着靶板防护能力大大降低.     

穿爆弹对靶板侵彻能力仿真

为研究在一定着角、着速下穿爆弹对靶板的侵彻能力情况,运用ANSYS/LS-DYNA有限元软件进行建模,对穿爆弹侵彻过程进行数值模拟,再现了侵彻过程,对比仿真结果,得出一定着角、着速下穿爆弹穿透靶板的极限厚度为20mm,为穿爆弹结构的设计提供了依据。     

枪榴弹侵彻木靶板时前冲过载特性仿真研究

为给枪榴弹机械触发引信性能优化设计提供参考,利用LS-DYNA软件仿真截锥形弹头不同端面直径的枪榴弹以不同着角侵彻不同厚度木质薄靶板过程,得到了弹丸头部在贯穿靶板过程中弹丸前冲过载系数和弹丸速度。结果表明:着角、弹头端面直径、靶板厚度不同时,弹丸侵彻过程中前冲过载系数变化和速度变化不同;弹丸最大前冲过载系数出现在弹丸垂直碰击靶板的初始时刻;弹丸速度在侵彻初始阶段衰减最快。在靶场射击试验考核引信触发作用灵敏度和钝感度时,应考虑弹丸着角、立靶姿态、靶板厚度和弹头端面直径等因素的影响。     

弹丸不同倾角侵彻混凝土影响分析

为了考察弹丸在不同入射角侵彻过程的特性,利用有限元分析软件对弹丸过载环境进行数值模拟。通过分析得到弹丸侵彻过程中的弹体位移、过载加速度、应力曲线,揭示了弹体侵彻靶板的加载特性。结果表明:弹丸入射角越小,侵彻效果好,达到毁伤目标物目的;倾角越小弹头部受到损伤越大。     

Q235钢单层板对弹体抗撞击特性研究

为了分析外来撞击物对单层板结构的撞击特性及机理,以及结构防护特性的影响因素,利用一级气炮进行单层金属板撞击试验,同时利用理论模型对试验结果进行分析。根据试验结果分析,特别地,在理论模型中引入一个因子对靶体厚度进行修正。基于撞击试验数据,通过理论模型研究不同厚度的单层金属板对卵形,平头以及半球形头杆弹的抗侵彻特性,揭示了靶体厚度和弹体头部形状对抗侵彻性能与失效模式的影响。理论模型计算结果与试验数据进行了比较,发现二者吻合得较好。理论模型计算结果试验表明:靶体弹道极限随弹体头部曲率直径比(Caliber-radius-head,CRH)先增大后减小,最后变化趋势比较平缓。在一定的厚度范围内,靶体的弹道极限随其厚度增加而增加。     

一种异形弹撞击2A12铝合金薄靶的数值研究

利用有限元软件ABAQUS建立仿真模型,构造了一种异形弹撞击2mm厚度2A12铝合金靶体,获得靶体结构剩余速度和弹道极限速度,得到靶体撞击后的损伤情况。根据仿真结果,分析异形弹的扩孔比和前探比对靶板失效模式以及抗侵彻性能的影响。研究结果表明,弹体的弹道极限会随着扩孔比的增加而越低,同时对弹靶撞击的物理过程和损伤形式进行分析发现,靶体失效模式也会受到弹体的扩孔比和前探比的影响,不同扩孔比的靶体受撞击后会出现不同的裂纹扩展和碎片分布。     

侵彻过载信号的欠定盲源分离与特征提取

侵彻过载信号成份复杂,传统盲源分离方法无法有效提取弹体侵彻板靶特征,基于此提出一种不受测试传感器数量限制、具有源数估计的侵彻过载信号盲源分离方法。首先,对单通道测试信号进行总体经验模态分解,将分解后的固有模态与原信号组成多维信号;其次,对组成的多维信号奇异值分解,以"前K次奇异值占优"法则估计信号振源个数,利用"最大互相关系数法"筛选最优IMF函数与原信号重组构造多通道混合信号;最后,对多通道混合信号白化处理和联合近似对角化,计算酉矩阵获得测试信号的混合估计。将其用于单通道侵彻过载信号的特征提取,获得了与源信号相关度为0.974 7的加速度特征信号。与现有方法相比,该方法能有效分离出单通道侵彻过载特征信号,并且信号处理过程具有的自适应特性也解决了不同弹靶工况下过载信号滤波频率的选择困难问题。     

Q235钢单层及接触式多层板对卵形头弹抗侵彻特性

利用轻气炮进行卵形头杆弹正撞击单层板和等厚接触式三层板的试验,得到了这两种结构靶体的初始-剩余速度曲线以及弹道极限。研究靶体结构对其抗侵彻特性的影响,包括靶板的失效模式和抗侵彻性能。采用ABAQUS/EXPLICIT数值模拟软件对杆弹撞击金属板的过程进行数值模拟研究。通过对比数值模拟和试验结果,验证了数值模拟模型和参数的有效性。研究结果表明:试验与数值模拟计算结果两者之间一致。此外,靶体从单层板过渡到三层板,靶体的主要失效模式从花瓣开裂转变到盘式隆起。     

硬目标引信侵彻过程原理研究

以实物仿真关键技术对硬目标侵彻引信进行了研究,创建半实物仿真、侵彻过程仿真、实验数据的处理等多维信息处理于一体的硬目标侵彻引信半实物仿真平台,结合典型目标介质特性,得出影响侵彻过载的主要因素,即目标介质特性、着速和着角等,并通过重点弹道计算和数值模拟对侵彻过载的主要影响因素进行了分析。     

弹丸侵彻混凝土靶面的数值模拟与分析

对延时引信弹丸侵彻混凝土靶面进行数值模拟与分析,利用分析软件ANSYS中的LS-DYDA模块,采用仿真与数值分析的方法,分析出弹丸侵彻混凝土靶面的速度及加速度变化曲线,并通过对数据的分析与延伸计算,为检靶技术研究提供理论依据。     

Occurring mechanism and restraining method research of numerical noise signal in penetration simulation

In hard target penetration simulation, the existing researches of the convergence of results are mainly concentrating in the corresponding relationship between penetration depth and mesh scales. However, the influence of the mesh difference on the penetration resistance and acceleration signals are seldom refer to. This paper presents the occurring mechanism and restraining method of numerical noise signal in penetration simulation. First, the concept of the noise signal izs proposed. By taking a 3D penetration simulation as example, the influence of the noise signal on the penetration resistance in different mesh scales and impact velocity is studied. To ensure the convergence of the computational results, the grid scale of the target is encrypted to 1:1:8. In addition, modern spectrum analysis method is introduced to further analyze the penetration resistance signal. The research results presented is useful to improve the computational accuracy of high speed projectile penetration simulation, and provide important reference for carrying out structural design and optimization of fuze system.     

动态切削力对切削颤振的影响

以外圆车削实验为依据,建立加工过程中刀具振动的非线性动力学模型,并采用数值分析方法,研究切削力中的动态分量对切削颤振的影响.结果表明,随速度变化的切削力分量对颤振幅值影响较小,而且会在短时间内被系统内的结构阻尼所衰减.而与加速度成非线性关系的切削力分量对颤振的影响却很显著,而且加速度系数有临界值存在,当超过这个临界值后,颤振的理论幅度将急剧增大.     

3(3-RPS)并-串联机构及其运动学分析研究

针对并联机构运动学和动力学性能方面存在的问题,提出了一种新结构-3(3-RPS)并-串联机构,对3(3-RPS)并-串联机构进行了运动学方面的研究,对3(3-RPS)并-串联机构的结构特点进行了介绍,利用螺旋理论及修正的Kutzbach–Grüble公式对3(3-RPS)并-串联机构进行了自由度计算,利用机构影响系数法和螺旋理论对3(3-RPS)并-串联机构的速度和加速度进行了建模,得到了3(3-RPS)并-串联机构速度和加速度的理论模型,利用工程分析软件ADAMS和Abaqus对3(3-RPS)并-串联机构进行了运动学仿真及结构受力分析,得到了上平台在空间中的速度和加速度曲线变化图与机构的结构受力变形图。研究结果表明:3(3-RPS)并-串联机构的自由度数为9,速度和加速度值等于各层之和;本研究分析3(3-RPS)并-串联机构运动学的方法也适合其他并-串联机构。     

大袋包装机抱袋装置建模与运动学分析

为解决包装机抱袋装置运动过程中产生机械振动及减小末端执行构件冲击的问题,首先根据运动要求建立机构模型,通过对装置运动中约束条件进行分析,得到摆臂转轴处角位移、角速度及角加速度,以及摆臂末端位移、速度及加速度的数学表达式。其次对数值计算与运动算例分析,以摆臂转轴处角加速度与末端加速度峰值为优化目标,对机构结构参数进行优化。结果表明:通过改变机构结构参数可以降低摆臂转轴处与末端加速度峰值,装置运动过程中摆臂转轴处角加速度峰值降低25.89%,抱袋口末端加速度峰值降低20.46%,抱袋身末端加速度峰值降低24.87%,在一定程度提高运动平稳性。相关结论可为后续动力学分析与设计提供理论依据。     

Impact behaviour of GFRP and Kevlar/epoxy sandwich composite plate: Experimental and FE analyses

In this paper, dynamic response of GFRP composite plate under ballistic impact has been studied by experimental tests and also by an efficient FE model. Material characterization of GFRP composite is performed as required for progressive damage analysis of laminate due to impact. Shock effect of impact is considered in the material modeling of composite plate. The influence of the target thickness on the ballistic performance of the composite plate is also studied by considering 3.12, 6.24 and 9.36 mm thick targets. Moreover, sandwich composite plate consisting of GFRP and Kevlar/epoxy in three different combinations of laminate layers is considered to obtain suitable combination for structural application that offer better penetration resistance. Damage pattern, contact force histories and stresses in composite plate are studied in addition to residual velocity and acceleration of projectile. Numerical results from present FE model in terms of residual velocities and damage patterns in composite plate show good agreement with the experimental results.

     

Theoretical and numerical investigation on impact noise radiated by collision of two cylinders

Impact noise characterized by high peak value and short duration is very common source of noise in the industries and in many cases can be summed up in the noise radiated by collision of two cylinders. In order to precisely predict the impact noise radiated by collision of two cylinders, a modified theoretical prediction model was established based on the Palmgren’s cylinder contact empirical model and acoustics theory. Then a numerical simulation method combining the finite element method (FEM) and the transient boundary element method (TBEM) had been presented to verify the modified theoretical model and further discuss the mechanism of impact noise. Both the contact force and impact noise of collision cylinders by the modified theoretical model were compared with the numerical results as well as the prediction results by the original theoretical model. It indicated that the results by modified theoretical prediction model are in good agreement with the numerical results, indicating better prediction superior to the original model. The impact noise radiated by collision cylinders is attributed to the rigid body acceleration. Furthermore, the experimental validations were conducted to verify the modified theoretical prediction model and numerical simulation results.     

基于Simulink的光电经纬仪捕获过程仿真分析

建立了基于Simulink的光电经纬仪伺服系统模型,对匀加速和匀速运动两种典型运动特性目标的捕获过程进行仿真,研究得到目标脱靶量生成时间和目标速度信息生成时间对光电经纬仪捕获过程位置误差的作用规律,并据此给出减小捕获过程位置误差、提高光电经纬仪捕获能力的途径。仿真结果表明,目标脱靶量生成时间是捕获过程位置误差的主要影响因素,目标速度信息生成时间的影响较小,但仍可用于光电经纬仪目标捕获能力的改善。研究结论对光电经纬仪目标捕获的工程实践具有指导意义。     

Effects of water-mixture film on impact contact in abrasive waterjet machining

The effects of a water-mixture film adhering to solid materials on the impact contact are examined by employing exact solutions for an inhomogeneous contact problem and the Hertz impact theory. The elastic modulus of the water on a surface is assumed to be zero and the modulus of the water-mixture between a water surface and a target material varies from zero to the modulus of the target material. Non-elastic deformation is considered based on an energy balance. A new expression of closed form for impact force is obtained. The film effect on the impact force is very significant for low impact energy and becomes stable and less influential once impact energy increases to a certain value. Experimental results for quasi-static force are in agreement with the theoretical analysis in which two unknown parameters are ascertained by experiments. The minimum effective velocity of garnet abrasives achieved in this work for waterjet machining is consistent with previous results.     

齿轮误差对齿轮加速度噪声的影响

本文以两圆柱撞击发声的理论为基础,将齿轮的啮合冲击产生的加速度噪声看作是两变曲率半径的柱体撞击产生的噪声来建立研究齿轮加速度噪声的理论模型,从理论上研究齿轮啮合冲击产生的加速度噪声,根据齿轮加速度噪声的理论编制程序计算,详细讨论齿轮的各种误差对齿轮加速度噪声的影响,比较理论结果和实验结果,获得较好的效果.     

串联机器人加速度性能指标分析

以串联机构速度、加速度公式为出发点,通过理论推导提出一种同时基于机构一阶Jacobian影响系数矩阵和二阶Hessian影响矩阵的串联机构加速度性能度量指标,包括加速度性能指标、线加速度性能指标和角加速度性能指标。采用GOSSELIN提出的机构全域性能指标定义方法定义串联机构加速度全域性能指标、线加速度全域性能指标以及角加速度全域性能指标。最后,采用上述指标对串联工业机器人PUMA260机构进行实例分析,给出相应的性能图谱。结果表明,Hessian矩阵对机构加速度性能指标有着更重要的影响,度量指标在机构动力学性能分析中是可行的。