对称刻槽预控破片战斗部壳体爆炸过程质量损失率研究

为研究对称刻槽预控破片战斗部壳体爆炸过程质量损失率,在分析轴向刻槽与周向刻槽引起的壳体断裂迹线走向问题基础上,获得了壳体爆炸质量损失来源,提出了壳体爆炸质量损失率计算模型。对典型战斗部壳体爆炸质量损失率进行理论计算,设计了两种模拟战斗部,进行了水井静爆试验。试验结果与理论分析表明：壳体在爆炸过程中,壳体上沿轴向方向刻槽会促使壳体在刻槽根部延伸出两条对称的断裂迹线,壳体上沿周向方向刻槽会促使壳体在刻槽根部仅延伸出一条断裂 迹线;壳体上沿轴向刻槽是壳体产生爆炸质量损失的原因,刻槽深度越大,壳体爆炸质量损失率越小;该模型计算结果与试验结果的偏差小于8%.     

核密度估计法在板件概率损伤识别中的应用

基于谱元法将核密度估计方法用于解决结构的损伤识别,从而得到了损伤位置的概率密度函数。通过建立压电-结构耦合的三维谱元法模型,模拟Lamb波在铝板完好及损伤结构中的传播过程。利用连续小波变换计算响应信号在传感器之间的飞行时间,得到Lamb波在结构中的传播速度。通过对Rayleigh-Lamb方程的数值分析,得到Lamb波的理论传播速度,并将其与谱元法得到的结果进行对比,证实了谱元法模型的准确性。在椭圆定位技术的基础上,考虑环境不确定性对测量信号的影响,引入核密度估计方法将损伤位置识别转化为一种概率性问题。讨论了3种噪声水平情况下的损伤位置的概率密度函数,并给出了最终识别的结果。结果表明,核密度估计方法能够有效地识别出损伤位置,最大误差在5%左右。     

高速旋转柔性梁刚柔耦合动力学分析

基于一次近似理论对绕纵轴高速旋转的柔性梁进行动力学分析,考虑了轴向与横向振动之间的耦合作用以及由偏心产生的离心力作用;采用Hamilton原理导出了旋转柔性梁在恒定转速下动力学方程,并采用假设模态法对所得动力学方程进行分析,得出恒定转速下柔性梁一次近似模型与零次近似模型动力学响应。二者对比表明柔性梁在低速旋转时刚柔耦合项影响较小,可以忽略,可采用零次近似模型;而在高速旋转时刚柔耦合项影响较大,不可以忽略,应采用一次近似模型以得到较为精确的结果。     

基于模拟退火算法的旋转梁压电分流电路优化

采用压电分流控制方法对旋转柔性梁进行振动抑制,在分析旋转梁压电分流控制方程的基础上采用模拟退火算法对电路中的电阻、电感原件进行了优化。首先,使用Hamilton原理建立了绕x轴旋转柔性梁的压电分流阻尼控制方程,推导了基于压电分流控制的压电分流系统传递函数;然后,基于模拟退火优化算法思想,建立传递函数的优化模型,并对目标函数进行优化;最后,针对旋转梁压电分流电路优化进行数值计算与分析。仿真结果表明:压电分流阻尼可以很好地抑制柔性旋转梁振动;与遗传算法相比,模拟退火优化算法不仅可以取得很好的优化效果,且优化效率得到极大的提高。     

典型坦克在破甲弹作用下的易损性评估

为了评估典型坦克在破甲弹作用下的易损性,通过分析某典型坦克外部结构与内部要害部件的功能,建立了坦克的毁伤树图,并对该坦克进行了计算机描述; 在聚能射流侵彻与坦克毁伤原理的基础上,建立了坦克关键部件的毁伤准则及坦克在破甲弹作用下的易损性评估模型。计算了破甲弹垂直攻击典型坦克前面和左侧面条件下坦克的易损性。计算结果表明:坦克前面的M级平均毁伤概率(0.16)比F级(0.06)和K级(0.02)大,坦克左侧面的F级平均毁伤概率(0.22)比M级(0.21)和K级(0.14)大,坦克左侧面各个毁伤级别对应的易损面积和平均毁伤概率均比前面大。     

可控姿态离散杆战斗部杀伤效能评估

为了得到可控姿态离散杆战斗部的杀伤效能,以某武装直升机目标为例,分析了直升机的功能、结构、要害部件及其毁伤准则,建立了可控姿态离散杆战斗部的威力表征模型。研究了杆条战斗部对直升机目标杀伤面积的计算方法,分别计算了不同交会条件下可控姿态离散杆战斗部对直升机目标的杀伤面积。研究结果表明:弹药水平命中偏航角45°直升机目标时,KK级杀伤面积最大,弹药迎头攻击(目标偏航180°)时,弹药杀伤能力最弱,直升机C级、A级、KK级对应的杀伤面积分别为目标偏航45°时杀伤面积的49.6%,66.8%和11.2%; 滚动角对弹药杀伤面积影响较小; 弹药终点速度在550～1 050 m/s范围内时,随着终点速度的增加,C级和A级对应杀伤面积逐渐减小,分别减小19.4%和5.7%; KK级对应的杀伤面积先增大后减小,终点速度为850 m/s时弹药杀伤能力最强。     

侵爆战斗部对钢筋混凝土靶的侵彻能力计算方法

为研究侵爆战斗部对钢筋混凝土靶的侵彻能力,采用试验与数值仿真相结合的方法,开展了战斗部高速侵彻钢筋混凝土靶板的研究。通过对战斗部穿透靶板后剩余速度的对比,验证了有限元模型的正确性,并研究了命中位置对战斗部侵彻能力的影响,提出一种计算侵爆战斗部对钢筋混凝土靶侵彻能力的方法。研究结果表明:战斗部与钢筋有接触时的侵彻能力明显下降,新方法基于战斗部对靶板3个典型位置侵彻的极限穿透速度得到战斗部平均极限穿透速度,更为全面地考虑了命中位置和弹靶尺寸的影响。     

弹药对典型钢筋混凝土楼房毁伤评估方法研究

为了计算弹药对钢筋混凝土楼房的毁伤效能,基于工程计算模型建立了弹药打击下钢筋混凝土楼房的毁伤评估方法。基于等效单自由度模型提出了爆炸载荷下楼房构件毁伤的计算方法; 建立构件毁伤与楼房整体毁伤的关系,得出了指定弹药攻击位置上楼房毁伤程度的计算模型; 结合弹药落点的散布规律,提出了弹药在命中误差下对楼房毁伤期望的计算方法。同时构建了弹药与楼房模型,基于所建立的毁伤评估方法计算了弹药对楼房的毁伤效能,并分析了高低角、方位角及终点速度对毁伤效能的影响,验证了所建立评估方法的可行性与有效性,可为目标打击方案制定提供技术支撑。     

双破片侵彻耦合载荷对容器壁面的毁伤研究

为研究双破片撞击充液容器引起的液压水锤现象对壁面的毁伤,利用有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA对该过程进行数值模拟,并进行试验验证。分析破片撞击动能、间距、作用时间间隔对容器壁面毁伤的影响。结果表明：破片撞击充液容器的动能越大,壁面变形越大;当壁面出现裂纹时,变形量增长速度加快;破片撞击点间距对容器前壁面的变形影响较小,对后壁面影响较大;破片撞击点间距越小,壁面变形量越大;壁面变形量随着两破片撞击时间间隔的增大而减小,但时间间隔增大至0.10 ms时对壁面变形将无影响。     

多EFP定向聚焦战斗部设计与优化

为了实现弹药的高效毁伤,设计了一种可以同时实现定向和聚焦的多爆炸成型弹丸(EFP)战斗部,论述了多EFP定向聚焦战斗部结构与原理,分析了展开角度与EFP数目密度之间的关系。为得到最优的战斗部结构参数,以EFP的速度和总数为目标函数建立了战斗部参数多目标优化模型,并采用NSGA-Ⅱ遗传算法得到了Pareto最优解。在优化得到的战斗部参数基础上,对优化结构下的单个装药单元结构形成EFP过程进行了数值计算,并分析了靶距10、15 m和20 m下战斗部聚焦能力随定向瓣展开角的变化趋势。结果显示优化结构下的EFP初速达到2283.4 m·s~(-1),飞行稳定时经公式计算可穿透35.94 mm的45号钢靶;在靶距15 m处,定向瓣最佳展开角为91.15°,EFP数目密度为169枚·m~(-2)。