基于ANSYS/LS-DYNA的刻槽式MEFP侵彻钢靶的研究

多爆炸成型弹丸战斗部(MEFP)能有效提高炸药利用率和命中概率。基于ANSYS/LS-DYNA软件研究了刻槽式MEFP战斗部侵彻双层无间隔钢靶的过程,通过使用三维建模方法、不同材料分别选取不同的状态方程和本构方程,采用实体单元和壳单元进行网格划分,得到了刻槽式MEFP战斗部对靶板侵彻的数值计算结果。结果表明:刻槽式MEFP侵彻过程要经过开坑、联合侵彻、贯穿3个阶段。模拟结果与实验结果基本一致。     

基于LS-DYNA的火炮空投着陆过程仿真

基于LS-DYNA瞬态动力学分析软件,建立了某空降型大口径自行炮着陆过程有限元仿真模型,重点研究火炮着陆碰撞过程.采取了均匀网格划分、避免单点加载、调整模型的体积粘性等措施,有效控制了分析中可能出现的沙漏变形,并根据显式动态分析使用缩减积分单元时,沙漏能量不超过内能的10%检验准则对仿真结果进行了验证.同时模型采用对称罚函数接触算法和动力学方程的显式中心差分求解方法,初步获得了大口径自行炮系统着陆过程的动力学响应,为该武器系统后续的设计以及空投试验提供了依据.     

基于LS—DYNA的玻璃钢复合板抗侵彻能力分析

玻璃钢复合板作为某便携式野战库房的主体材料,其抗侵彻能力始终是库房设计研制过程中需要重点关注的问题;利用破片侵彻相关理论,建立玻璃钢复合板、子弹和手榴弹弹片的仿真模型,通过LS—DYNA进行模型网格划分、施加载荷和边界条件,对玻璃钢复合板抗侵彻能力进行有限元分析;结果表明：材料强度能够满足库房的相关战技术指标要求。     

模拟战斗部对混凝土侵彻与爆炸耦合作用的计算

利用SPH算法给出战斗部对混凝土先侵彻后爆炸的数值分析.在侵彻阶段弹体划分成Lagrangian标准有限元网格,而混凝土则划分成光滑粒子.在启动炸药爆轰计算前将弹体材料的有限元网格也转换成光滑粒子.给出了中止爆炸计算的准则.通过侵彻与爆炸耦合的二维计算给出了弹坑的最终体积和战斗部壳体膨胀速度的历史曲线及爆轰产物的压力过程曲线,其中最大压力与C-J爆轰压力一致,这说明本文算法是有效的.     

利用LS-DYNA的破片侵彻靶板有限元分析

基于LS-DYNA的破片侵彻靶板有限元分析分为前处理、求解和后处理.前处理设置单元属性,构建模型,划分网格、定义接触、初始条件、载荷及约束、求解时间和输出文件等.用LS-DYNA修改前处理输出文件,进行递交运算.再用LS-PREPOST刷新速度、查看结果,动画模拟过程,得出能量、速度、冲击力、应力等变化曲线.并以球形破片侵彻靶板为例进行了分析和验证.     

子弹侵彻猪下颌骨飞溅过程的数值模拟

为克服传统有限元法不能很好地模拟高速碰撞中材料的大变形和飞溅问题,针对子弹侵彻下颌骨过程,提出了一种碎骨飞溅的模拟方法,即节点分离-耦合法。以猪下颌骨为例,采用六面体网格建立子弹侵彻猪下颌骨有限元模型,采用节点分离-耦合法,通过定义材料失效应变值和节点失效约束来实现单元的失效和分离,对高速子弹侵彻猪下颌骨飞溅过程进行了数值模拟,分析猪下颌骨在侵彻过程中的飞溅形态、飞溅单元分布及速度等。结果表明,仿真结果与实验数据吻合良好,该方法能较好地模拟下颌骨的飞溅过程,为骨头子弹伤的生物力学特性和损伤机理研究提供了一种新的思路和方法。     

战斗部对混凝土先侵彻后爆轰的数值模拟

利用自编光滑粒子动力学( SPH)程序给出战斗部对混凝土先侵彻后爆炸的数值模拟。在侵彻阶段弹体划分成Lagrangian标准有限元网格,而混凝土则划分成光滑粒子。在启动炸药爆轰计算前将弹体材料的有限元网格也转换成光滑粒子。通过对混凝土先侵彻后爆轰的二维计算给出弹坑的最终体积,同时还给出战斗部壳体膨胀平均速度的历史曲线以及爆轰产物的平均压力过程曲线。     

基于薄层单元模型的弹体与引信系统螺纹连接参数确定方法

螺纹连接是侵彻弹体与引信体连接的主要形式之一,直接影响着弹体与引信系统振动响应特性。针对现有数值仿真手段难以准确表征螺纹连接的问题,提出用薄层单元模拟螺纹连接的有效方案,结合理论与试验研究建立薄层单元材料参数的确定方法。基于螺纹连接弹性模型与薄层单元理论推导出薄层单元的材料参数;将薄层单元材料参数传递到有限元模型中进行建模,通过螺纹管以及弹体与引信系统模态试验对薄层单元模型的计算结果进行验证。结果表明：与不同螺距及不同旋合长度螺纹管模态试验结果比较,薄层单元模型计算误差最大为5.11%;与节点融合建模方式比较,弹体与引信系统采用薄层单元建模方式进行计算后,前3阶模态频率最大误差从17.72%下降到2.54%.     

基于过载信息的侵深确定方法数值研究

为了研究侵彻深度的有效确定方法,利用仿真软件对动能弹侵彻混凝土厚靶进行仿真,通过对网格的有效控制、靶板材料失效模式的选择以及弹体的合理分割,获取了与实验基本吻合的过载特性。进一步对信息进行滤波以及积分处理,所得结果与仿真结果符合,说明此方法合理有效,能为侵彻深度确定方法的实现提供依据。     

药型罩网格数量对数值模拟精度的影响

为研究药型罩壁厚网格数量对某大口径破甲战斗部数值模拟可信度的影响,应用非线性动力学有限元软 件AUTODYN,对口径为140 mm 的单锥罩射流形成及侵彻1 000 mm 厚钢靶的过程进行数值模拟,并开展静破甲试 验。通过将药型罩壁厚的网格数划分为5 种方案分别计算,考察网格数对单锥罩射流形成及侵彻的影响规律。结果 表明：网格数量较少时,射流提前断裂,侵彻深度较低,且与试验差距较大;当药型罩壁厚的网格划分数为n=6、7 时,与试验结果最吻合。     

圆头弹对均质装甲板侵彻的数值模拟

本文利用我们发展的二维流体弹塑性Lagrange有限元程序EPIC-2,尝试了群组单元分区技术、刚滑移线技术及沙漏控制技术,对高速圆头弹对均质装甲板撞击问题进行了初步计算。说明了发展后的EPIC-2程序有较强的处理大变形的能力,对流体弹塑性模型也进行了讨论。     

考虑齿轮轴变形的斜齿轮接触分析

为分析齿轮轴复杂变形（弯曲变形与扭转变形的耦合）对斜齿轮接触状态的影响,利用有限元方法,研究了齿轮轴变形下斜齿轮传动系统的接触特性。通过有限差分法计算齿轮轴变形量,以及ISO 6336-1标准对齿轮啮合刚度的计算,验证了有限元方法和模型的正确性。通过分析齿轮轴特性,建立了刚性和柔性齿轮轴两种有限元模型。计算结果表明,齿轮轴的变形会影响齿轮齿向载荷分布、接触应力分布、齿根弯曲应力分布,从而引起偏载现象,并且增加了齿轮啮合重合度,降低了齿轮的啮合刚度。为分析齿轮轴复杂变形（弯曲变形与扭转变形的耦合）对斜齿轮接触状态的影响,利用有限元方法,研究了齿轮轴变形下斜齿轮传动系统的接触特性。通过有限差分法计算齿轮轴变形量,以及ISO 6336-1标准对齿轮啮合刚度的计算,验证了有限元方法和模型的正确性。通过分析齿轮轴特性,建立了刚性和柔性齿轮轴两种有限元模型。计算结果表明,齿轮轴的变形会影响齿轮齿向载荷分布、接触应力分布、齿根弯曲应力分布,从而引起偏载现象,并且增加了齿轮啮合重合度,降低了齿轮的啮合刚度。     

基于流固耦合方法的爆炸仿真分析

利用流固耦合方法进行爆炸仿真分析，对炸药及流体材料采用Euler算法，对其他结构采用Lagrange算法，然后通过流固耦合方式处理相互作用。以一虚拟炸弹对靶板的爆炸冲击为例，具体步骤包括建立几何模型、确定材料模型、设置单元属性与划分网格、定义接触，最后进行求解分析。     

滚珠丝杠冷滚打的齿形理论误差研究

丝杠冷滚打加工打破了传统的材料"去除"式加工方法存在的局限,具有高效,节能、节材及产品耐磨性好、使用寿命长等优点。依据微分几何和啮合原理,建立了滚珠丝杠冷滚打过程中齿面啮合模型和理论误差模型,给出了啮合面的接触线函数,揭示了滚珠丝杠冷滚打过程中滚打轮和工件的相对运动关系,为滚打轮的正确设计奠定了基础。通过理论计算与仿真分析,对滚珠丝杠冷滚打的齿形误差和滚珠中心轨迹螺旋线误差进行研究,分析了误差产生的原因并给出了相应的解决方法。利用自行设计的滚打装置进行丝杠冷滚打试验,试验得到的实际加工轮廓线和理论接触线基本重合,对丝杠冷滚打精确成形提供了参考依据。     

身管内膛参数化模型及其磨损有限元模型的生成方法

为了精确地建立磨损内膛有限元模型,提出分片拼接法,建立身管内膛的参数化实体模型;提出节点偏移法,构建磨损程度不同的内膛有限元模型;通过搭建磨损内膛的弹炮耦合模型,并计及磨损内膛体积增大量,采用热固耦合有限元法分析了火炮内弹道膛压和弹丸初速的退化过程。通过对比仿真结果和实验数据,验证了上述建模方法的正确性。该研究不仅对身管的设计和分析具有参考意义,也可以为火炮内弹道的性能退化提供评估方法。     

运载火箭热分离仿真参数化建模及动网格技术研究

针对多级火箭级间热分离过程的特点,提出了三维模型参数化建模及分离仿真过程中的动网格技术。通过提取级间分离模型的主要设计参数变量,在此基础上构建参数化网格模型,使得仿真模型能够适应设计变量变化,从而实现自动化快速建模,同时在仿真过程中采用弹簧近似光滑法和局部重新划分法的动网格技术,实现了动态分离过程仿真并对仿真结果进行了分析。     

基于有限元的微型二维力传感器设计及贴装优化

为了实现导弹在飞行过程中空间力的测量,运用有限元的方法实现了对一种新型多维力传感器的设计,选用E型圆膜片式结构作为多维力传感器的弹性体,运用ANSYS建立弹性体的有限元模型,并进行了网格划分。根据传感器的实际工况进行了二维力传感器的静力学分析,通过分析得到了弹性体的应变特性,根据应变特性确定了二维力传感器的组桥和贴片方式,并对二维力传感器进行了模态分析,得到了二维力传感器的动态性能指标和工作带宽,基于有限元分析完成了对二维力传感器的研制和设计。     

航空圆柱齿轮三维接触应力有限元计算分析

提供了一个适用于航空圆柱齿轮三维接触应力有限元计算分析的实用工程软件。可对各种典型齿轮结构型式加以分析，其中包括内，外啮合，直、斜齿，滚，插齿成形，考虑轮体结构的影响。经大量的实例运算，并与有关计算对比分析，计算结果准确，可靠。     

端面谐波齿轮啮合侧隙的计算机辅助分析

据板壳理论采用高度变位对刚轮和柔轮进行变位,在端面谐波齿轮传动数学模型基础上,用啮合分析软件分析端面谐波齿轮啮合侧隙的变化规律.通过计算机辅助图形分析,选择的结构参数和啮合参数按规律变化,计算、分析啮合侧隙的影响并用图形曲线显示在屏幕上.并找出啮合参数和结构参数与评价指标的内在联系,再通过参数修改,获得满意的结果.