潜载导弹水下发射出筒横向动力学特性研究

导弹在潜艇带速水下垂直发射出筒过程中涉及复杂的力学问题,弹体在出筒阶段受到适配器的约束,并受到其施加的横向支撑反力,使得出筒阶段弹体载荷水平较高。本文依据动量和动量矩定理建立了导弹水下垂直发射出筒过程动力学模型,并对艇速为1.5m/s、2.5m/s时两种横向支撑方式对导弹的出筒过程中的力学特性开展了仿真计算。结果表明：两种横向支撑方式下,适配器方式的出筒姿态较好但是弹体受到的载荷更大,此外气密环-减震垫横向支撑方式下,弹体出筒伴随较大的震荡过程,在今后研究中必须要重视振动问题。     

水下航行体变深度发射出筒空泡数值研究

采用数值方法对水下航行体带均压气体出筒过程进行数值模拟,研究了发射筒内均压气体及发射深度对出筒空泡的影响。基于均值混合物多相流模型、气体状态方程、质量输运空泡模型和RNG k-ε湍流方程,并结合动网格技术,实现了水下航行体带均压气体出筒过程数值求解。通过对典型弹体模型从不同深度发射出筒过程进行数值研究,得到了出筒过程空泡形态特征和内部结构,对比分析不同发射深度空泡尾部闭合时气体弹性系数的变化规律,并与文献中理论分析结果进行了对比验证。研究结果表明:均压气体将跟随航行体运动在航行体表面形成通气空泡,气体的弹性系数将影响空泡内气体的脱落速度和空泡尾部闭合位置;相同的弹射速度下,发射深度越大,空泡尾部闭合的越早。     

垂直热发射过程弹架耦合作用研究

研究裸弹垂直热发射过程系统的动态响应及其对导弹运动的影响。对车载导弹发射系统进行了简化和等效建模,进行了导弹起飞过程的理论分析,基于动力学和有限元软件建立了系统刚柔耦合多体动力学模型,对发射过程展开了动力学仿真与分析,并进行了多刚体与刚柔耦合两类模型计算结果对比。数值模拟结果表明,导弹起飞过程与发射车的耦合作用明显,系统振动对导弹起飞姿态产生影响,发射车振动衰减特性良好,柔性发射台模型能够较好反映发射过程系统动态响应以及弹架耦合特性。     

基于微分求积法的变密度印刷纸带振动特性分析

采用微分求积法分析纸带面密度沿宽度方向线性变化时运动矩形纸带横向振动问题。建立了印刷运动纸带的横向振动模型。研究了变密度运动矩形纸带的无量纲振动频率与无量纲轴向运动速度、密度系数、纸带张力比之间的关系。数值计算结果表明,用微分求积法求解变密度运动矩形纸带横向振动问题是切实可行的。该研究结果为改善印刷纸带在印刷过程中的动态特性提供了理论依据。     

参数激励下带横向振动不稳定特性实测与计算

以发动机前端附件驱动系统中两相邻轮带段为研究对象,将带简化成轴向运动的粘弹性弦线,建立轴向运动弦线在张力和带速的参数激励下的非线性动力学方程;采用Galerkin方法将非线性运动偏微分方程离散为一组常微分方程,并用摄动法计算引起带横向振动不稳定特性的主/次谐共振频率范围。介绍发动机前端附件驱动系统中轮的角速度和带横向振动的实验装置和测试方法,识别出引起带横向振动不稳定特性的参数激励频率范围,带横向振动不稳定特性的共振频率范围计算值与实验值具有较好的一致性。实验结果表明带参数激励下横向振动的不稳定特性主要发生在带的次谐共振频率范围内;带段伸缩张力幅值越大,带在参数激励下横向振动的主/次谐共振频率范围就越大。     

计及表面波作用的贮液椭圆筒横向自由振动的解析解

本文研究计及表面波作用的贮液椭圆筒的横向自由振动问题,利用马休函数和三角级数的正交完备性,导出了贮液椭圆筒与液体耦联振动固有频率和振型函数的解析解,结果可借助于计算机求得。研究还表明,椭圆筒内液体对筒体振动的影响可等效一附着于筒体上的广义分布质量。     

数值海浪对潜射导弹出水姿态影响研究

根据潜射战术导弹水下垂直运动的过程及特点,建立了导弹在水中及出水阶段的运动数学模型、推力矢量控制模型,分析了导弹水中和出水运动过程中5级海浪对导弹运动姿态的影响。通过仿真计算,得出了潜艇垂直发射战术导弹后,5级海况下导弹水中受控运动和无控运动时出水姿态的变化情况,为研究潜射导弹水中弹道提供了参考。     

随机横桥向激励下斜拉索面内耦合振动特性研究

研究了横桥向零均值高斯白噪声随机激励下斜拉索面内耦合振动特性.基于牛顿运动定律及Galerkin模态截断原理,考虑拉索的垂度、大位移引起的几何非线性及初始静平衡特性,推导了拉索空间三维非线性随机振动平衡微分方程,采用等价随机线性化法推出了14维拉索面内、面外横向振动状态向量一阶均方微分方程组,利用Runge-Kutta数值积分法求解该方程组的均方根响应特性.研究表明,当拉索承受面外横向激励超过一定值时,由于耦合振动项的耦合作用,拉索面内横向振动也将被激起,发生面内耦合振动所需的临界激励均方值随着拉索阻尼比的增大而增大,在此运动状态下,即使激励为平稳荷载,拉索振动也将呈现非平稳特性.最后,采用Lyaponov指数判断系统在耦合振动过程中的稳定性特性,分析了阻尼比对稳定性的影响.     

射流速度对气幕发射方式下航行体运动过程的影响研究

气幕发射方式是一种新型的航行体水下垂直发射方式。采用数值模拟的方法,研究了不同射流速度情况下航行体水下垂直发射过程中气幕形态、航行体表面压力及阻力特性等的变化规律,得到了在出筒过程中,不同气体射流速度情况下,航行体均可顺利通过气幕的最小半径处,气体射流马赫数越大,航行体总阻力系数越大;在出水过程中,航行体总阻力系数单调降低,与气体射流马赫数无关等结论。     

黏弹性轴向运动变张力梁非线性动力学

在黏弹性轴向运动梁横向参数振动的非线性动力学行为研究中,首次计入因速度变化引起的、沿梁的径向变化的、轴向变张力的影响。给出描述变张力轴向运动梁横向非线性振动的偏微分—积分控制方程。基于微分求积法给出轴向运动梁横向非线性参数振动的数值解,通过观察梁中点的位移、速度随时间变化的历程,识别轴向运动系统的非线性动力学行为。同时,通过从数值解中提取的相图、Poincaré映射图和频谱分析,考察轴向运动梁横向振动的分岔与混沌特性,揭示了工程应用中的非线性轴向运动系统的混沌动力学行为。     

基于多轴连通式油气悬架的导弹发射车振动性能研究

针对多轴连通式油气悬架对某型导弹发射车的振动性能的影响,基于1/4导弹发射车的数学模型和AMESim软件分别搭建了连通式油气悬架和独立式油气悬架的仿真模型。分析了这两种油气悬架刚度特性;研究了连通式油气悬架在不同的激励作用下对导弹发射车的振动性能影响,并与独立式油气悬架的导弹发射车的振动性能进行对比。研究结果表明：连通式油气悬架的刚度小于独立式油气悬架;连通式油气悬架能够有效降低车身振动加速度,平衡车桥载荷,减小车辆对地的破坏性。     

多管火箭发射过程中定向器振动特性研究

为了在多管火箭发射过程中能获得准确的定向器管口振动特性,本文研究多管火箭发射过程中定向器管口振动特性;利用多体系统传递矩阵法和发射动力学理论,建立了多管火箭发射动力学模型和仿真系统,通过多管火箭模态试验验证了模型的正确性;仿真获得了在发射过程中定向器管口振动的时域历程,利用离散傅里叶变换(DFT)技术,获得了在发射过程中定向器管口振动位移、速度和加速度信号的频域特性;在此基础上设计了椭圆滤波器,并通过对发射过程中定向器管口的加速度采集信号的滤波前后对比,验证了本文研究内容的正确性和重要性,为多管火箭发射过程中定向器运动信号的采集和控制提供了重要参考价值。     

潜射导弹出筒过程肩空泡形态和水阻动力特性研究

该文采用多相流模型、Singhal空化模型和动网格技术,对潜射导弹垂直发射出筒过程进行了数值模拟,并将仿真结果与文献数据进行了对比分析,二者具有较好的吻合性,验证了数值计算方法的准确性。得到了潜射导弹的肩部空泡几何形态和出筒过程的压力分布情况,获得了导弹的压差阻力系数曲线、摩擦阻力系数曲线和总阻力系数曲线,分析了肩空泡对潜射导弹的水阻动力特性的影响。     

水下加肋双层圆柱壳体振动传递特性分析

研究水下双层圆柱壳体振动传递特性具有重要的工程意义,尤其对于水下结构噪声快速预报和外壳表面速度场实时重构.以此为出发点,通过双层加肋圆柱壳体模型水下振动试验研究了不同激励条件下内外壳体振动特性;然后建立了水下双层圆柱壳体有限元模型,计算分析了壳体在流固耦条件下的振动路径及特性,找出了不同激励方向、流体耦合方式和内外壳体连接方式等典型因素下内、外壳体间振动传递规律,为速度场重构和水下噪声预报提供了一定的理论指导.     

高铁简支梁桥横向地震碰撞效应振动台试验研究

地震作用下,当桥梁上、下部结构间的横向相对位移超过挡块-梁体或挡块-垫石间的初始间隙时,就会发生碰撞。为研究高铁简支梁桥在地震激励下的横向碰撞效应,以32 m标准跨径简支梁桥为研究对象,按1∶6缩尺比设计并制作了单跨桥梁模型。通过振动台试验研究了地震波频谱特性、地震动峰值加速度(PGA)、挡块-垫石初始间隙等因素对横向地震碰撞效应的影响,并探讨了在挡块与垫石间填充橡胶缓冲垫层的防碰减震效果及橡胶垫层的减震机理。试验结果表明:振动台试验再现了桥梁结构横向地震碰撞过程,在多遇地震作用下,固定支座未发生破坏,挡块与垫石之间没有出现碰撞现象;而在设计地震和罕遇地震激励下,固定支座出现破坏,多数工况发生了碰撞。挡块与垫石之间的碰撞限制了墩梁间横向相对位移的发展,但碰撞会激起结构的高频响应,增大墩底弯矩响应;橡胶缓冲垫层的设置会减小挡块与垫石间的碰撞刚度,降低由地震碰撞所引起的高频响应,从而达到减震的效果。     

基于FFT算法的舰载导弹发射弹位影响研究

针对发射精度问题,利用频谱分析技术研究了舰载导弹发射弹位的影响。基于修正的Craig-Bampton法和虚拟样机技术,建立了船舶运动和导弹发射刚柔耦合一体化模型。利用发射时间参数化脚本语言,实现了自动仿真,获取了大量工况下不同弹位的导弹出筒姿态,确定了恶劣发射弹位。基于快速傅里叶变换法(FFT)对导弹动力学响应进行了频谱分析,明确了发射弹位和发射精度的关系。依据研究结果,能够根据船舶的具体运动形式,设计武器系统放置的位置,同时也对发射时选择合适弹位具有指导意义。     

运动皮带受带轮跳动激励的横向振动分析

轴向运动连续体是多种工程系统力学理论研究中的重要模型,其横向振动稳态响应的理论解法尚未成熟。利用Hamilton 原理,建立带轮跳动激励下轴向运动皮带横向振动的拉格朗日动力学偏微分方程,将系统运动微分方程表达为复数形式,利用复数的性质和简谐激励稳态响应的规律,直接求得运动皮带受迫振动稳态响应的解析解,从而分析横向振动响应的幅频、相频特性与共振特性,得到系统共振频率。通过工程应用实例,试验验证该方法的合理性和有效性。闭合形式的解析解可进一步分析轴向运动系统振动特性,并且可方便地作为考核数值方法有效性和可靠性的算例。     

弹丸膛内运动引起炮管振动的小参数解法

本文研究弹丸膛内运动引起的炮管横向振动问题,模型中同时计入了弹丸重力及炮管的静挠度和动挠度对炮管振动的影响。以弹丸与炮管的质量比作为小参数,用摄动法求得了单发射击时炮管振动整个过程的一般解。并利用叠加原理,将单发射击的分析结果进一步推广到连发射击的情况,从而建立了完整的弹丸膛内运动引起的炮管振动理论和分析方法。     

惯性边界下带钢的非线性振动分析

根据连轧机轧制过程中带钢与轧辊的运动机理,将相邻两机架间的带钢简化为轴向运动的Euler梁,轧辊简化为定轴转动的惯性元件,建立Euler梁在惯性边界下的非线性振动力学模型。基于哈密顿原理建立轴向运动Euler梁的纵向和横向非线性振动微分方程,利用Kantorovich时间平均法简化运动方程和边界条件,并采用修正迭代法求解运动方程。最后通过数值计算获得了Euler梁非线性振动的幅频响应曲线,并讨论惯性边界条件下的轴向运动速度、长度和轧辊的转动惯量对Euler梁振动特性的影响。研究结果可为控制和分析连轧过程中带钢垂直振动提供重要的理论参考。     

机载导弹导轨式发射过程安全性分析

基于吊挂与导轨之间的接触动力学，建立了一种机载导弹导轨式发射过程的有限元仿真分析模型，对发射过程的安全性进行深入研究。该方法能综合考虑载机的机动运动、吊挂与导轨之间的碰撞摩擦、导弹的气动载荷及发动机内压等各种因素的影响，来模拟导弹轨上运动的真实物理过程。对某一响尾蛇导弹的典型发射状态进行了仿真分析，并研究了侧向气动力、偏航气动力矩、机体的垂向过载和滚转角速度等对导弹轨上运动过程的影响，分析结果可为导弹设计提供重要参考。该方法具有较高的分析精度和工程实用性，为机载导弹发射过程的安全性问题提供了有效分析手段。