侵彻多层钢靶板过载测试技术

针对在弹丸侵彻钢靶板过程中高过载带来的问题,研究了一种能够抗高冲击作用的弹丸侵彻多层钢靶板过载测试装置。该装置采用灌封、多层材料组合缓冲以及二次电源的措施,能保证测试装置抗高冲击作用和可靠工作。对弹丸侵彻多层钢靶板的过载特性进行了测试,结果表明所研究的测试装置能够可靠获取与记录弹丸穿过各层靶板时的加速度。     

高能量冲击条件下的加速度测试

高冲击以能量观点可分为超高g值、窄脉宽冲击和中高g值、宽脉宽冲击两种,前者以高g值为目标,而后者则更关心冲击能量.高冲击能量条件下加速度测试具有冲击作用时间长、运动行程长、测试环境恶劣等特点,其准确测试具有一定难度.从高能量冲击试验装置工作原理出发,阐述了测试系统的组成、加速度信号判定等技术问题,分析了实际测试中出现的零漂问题产生的原因,提出了电缆甩动零漂和电荷放大器零漂的实际解决措施.     

侵彻过程中弹载测试装置防护技术研究及仿真

复杂的侵彻动力学环境对测试系统安全可靠的工作产生巨大威胁,为了可靠的完成测试任务,文中叙述了弹载测试装置抗高过载冲击的防护措施和缓冲机理,对简单的弹性静力学缓冲模型进行了分析.利用有限元软件ANSYS/LSDYNA对内置测试装置的卵形空心弹体侵彻钢靶进行了数值模拟.同时结合橡胶的特性对防护技术进行了仿真研究.     

多分量高冲击试验校准测试装置

高冲击加速度传感器是侵彻武器获取侵彻过程信息、实现层数识别与智能起爆控制，以及炮弹内弹道加速度测试、弹道终点效应冲击测试的核心器件，三轴高冲击传感器多分量试验、测试与校准是其应用的前提和基础。设计并搭建了多分量高冲击试验校准测试装置，基于应变式传感器进行轴向应力波冲击信号测试，通过传感器转接砧体的横向效应分解为正交三轴方向的应力波脉冲对三轴传感器进行同时加载，基于LabVIEW和Matlab开发环境编写数据采集与处理程序，完成对三轴高冲击加速度传感器冲击灵敏度的测试校准。同时实现了模拟弹丸沿着霍普金森杆轴线方向斜向上冲击加载碰撞发射，利用重力作用自动回落，可连续多次对传感器进行冲击加载测试。利用该冲击试验测试装置对多只三轴高冲击加速度传感器进行了多次加载试验，试验结果表明，测试传感器各轴向冲击灵敏度误差低于10%,满足冲击校准要求。     

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。     

存储测试模块抗高冲击结构设计研究

通过分析高过载条件下存储测试模块的侵彻破坏机理及其缓冲防护原理,并对撞击过程进行动态模拟,分析电路板所受最大应力及衰减情况,从而得出关于存储模块的微型化设计,根据牛顿第二定理建立了存储模块的波动方程,研究了应力波在变截面体的传播规律,得出应力波的传递特性.与传统的存储结构进行分析比较,并进行炮击试验,得到最大加速度值约40 000g,传统结构最大加速度值约60 000g,该结构具有更高的缓冲性能与抗冲击性.     

高过载三维MEMS加速度传感器敏感芯片设计仿真与优化

为获取硬目标侵彻武器弹体侵彻过程中完整的三轴向加速度信号，研制了三维高冲击过载MEMS压阻式加速度传感器。提出了中心岛硬心质量块E型膜片结构设计方案和独特的三维力敏电阻的布桥方式，并详细阐述了传感器三维加速度测试的工作原理，运用有限元分析软件进行仿真验证，并运用零阶粗优化与一阶梯度寻优相结合的优化算法，对传感器敏感芯片的结构参数进行优化。优化仿真结果表明：传感器敏感芯片的结构强度足够，可承受的瞬态高冲击过载峰值最高可达2×105 g;芯片固有频率可达231 kHz;三轴向加速度浏试力敏电阻布设位置应力应变大，使得传感器有较高的输出灵敏度，理论上的优化仿真分析保证了传感器有可靠的工作性能，最后研制传感器原理样机，进行实验验证。     

空气击锤装置模拟硬目标侵彻实验方法

针对现有空气击锤实验装置所产生的冲击加速度脉宽过短的问题,提出了利用改进后的立式空气击锤模拟侵彻过程的实验方法。该方法采用了强度更高的材料作为试验弹体,在保证结构安全性的前提下,适当降低了接触硬度,提高了抗冲击综合性能。在不同气压条件下进行了冲击试验,将测得的冲击信号特征与实际侵彻过程的加速度特征进行了对比,结果表明两者具有较高的一致性,改进后的立式空气击锤可作为实验室检测硬目标侵彻引信的测试手段,用于模拟侵彻过程。     

双层壳体防护结构抗高冲击可靠性研究

针对回收式弹载记录仪在硬着陆瞬间因高冲击会使记录仪扭曲变形而导致内部电路损坏失效的问题,提出了一种抗高冲击的双层壳体复合防护结构。结合先验数据模拟仿真记录仪硬着陆侵彻受力过程,确定垂直侵彻记录仪承受最大冲击过载,以此为基础设计落锤冲击试验研究双层防护壳体对高冲击过载能量传递的衰减特性。试验结果表明在瞬时冲击过载峰值小于25 000 g时,双层壳防护结构能有效衰减冲击能量,吸能效果可达50%,可以保护内部电路安全。     

弹丸侵彻混凝土目标减加速度信号的处理原则

针对存在"零漂"的侵彻减加速度数据目前尚无统一的、有效的处理方法的问题,研究了侵彻加速度信号的特征,提出加速度信号处理的零点漂移修正原则和滤波截止频率选择原则。这两条原则给出了冲击加速度传感器输出信号零漂的校正方法和冲击灵敏度的修正方法,以及在获取弹体刚体加速度时滤波器截止频率的确定方法。按照这两条原则对实测数据进行处理,得到的弹体刚体加速度的一次积分与二次积分分别与实测的撞击速度和侵彻深度保持了较好的一致性,相对误差小于10%。     

一种实时计算硬目标侵彻着速的方法

论述了一种利用侵彻加速度曲线实时计算侵彻弹丸侵彻着速的方法，用仿真和实测的加速度数据对此方法进行了软、硬件仿真，还将此方法应用于计行程炸点控制电路进行动态靶试。通过仿真和靶试结果验证了该着速计算方法切实可行。     

弹丸侵彻多层靶板数值分析

应用ANSYS／LS—DYNA分析技术对弹丸侵彻三层均质靶板进行数值分析，获取弹丸侵彻靶板的速度、加速度变化曲线，并计算了弹丸侵彻三层靶板时的极限速度。通过分析不同弹速、不同弹重产生的弹丸速度及加速度的变化，找到其中的变化规律，为硬目标侵彻引信设计中的参数优化及抗高过载加速度传感器的选择提供理论依据，解决了过程计算的繁琐问题。     

侵彻引信加速度信号目标特征中干扰叠加程度的评价指标

为解决侵彻引信加速度信号目标特征中干扰叠加程度没有定量衡量标准的问题,提出衡量多层加速度信号目标特征中干扰叠加程度的层系数和层间系数两组指标.针对仿真或实测的加速度信号按照侵彻层数分段,逐点相减并累和差值绝对值的方式,计算出每层加速度信号的层系数和层间系数,两组指标越大,信号中干扰叠加程度越严重.利用对仿真及实测数据评...     

吸能因子在计算弹体侵彻钢纤维混凝土深度中的应用

弹体对材料的侵彻过程同时也是材料损伤与能量耗散的过程,因而,靶体材料韧性对弹性侵彻深度有重要影响。但是,现有经验公式均不能反映钢纤维混凝土材料韧性的影响。针对此不足,引入钢纤维混凝土材料吸能因子叩,对试验数据进行了回归分析,并利用GBU-28钻地弹实战侵彻结果对回归公式进行了修订。修订后的公式不仅能反映弹体侵彻过程中的材料强度作用,而且在一定程度上也反映了材料的韧度作用。该公式适用于弹体侵彻钢纤维混凝土深度的计算,并且保持了原公式的简单实用的特点,对于相关工程实践与科研有一定的参考作用。     

考虑靶背自由面效应的中等厚度混凝土介质侵彻工程模型

为评估弹丸侵彻和贯穿中等厚度混凝土介质的能力,在半无限混凝土介质靶体侵彻模型的基础上,考虑混凝土靶背自由面效应,通过构造基于混凝土靶背自由面位置相关的阻力衰减函数,修正弹丸侵彻半无限混凝土靶体的侵彻阻力,建立可以快速预测弹丸侵彻混凝土介质的侵彻深度、贯穿速度和侵彻过载等物理量的工程计算模型。模型中加入混凝土冲塞判据,修正了弹丸临界贯穿情况下的弹丸侵彻阻力,可以预测混凝土靶背发生剪切冲塞现象。用模型对低速(650 m/s)和高速(1 100 m/s)两种侵彻速度弹丸侵彻不同厚度C40混凝土靶板试验工况进行计算,计算结果显示弹丸剩余速度计算值与试验结果绝对值误差小于22.1%,弹丸过载与仿真过载峰值误差小于4.4%; 模型对不同侵彻速度下的有限厚度混凝土靶的临界贯穿厚度进行预测,与NDRC经验公式计算结果对比发现本文模型具有更好的计算精度和速度适应范围。     

侵彻引信计层起爆炸点控制实物模拟实验方法研究

针对硬目标侵彻引信实验室实物模拟实验,提出了利用多次冲击实验机对硬目标侵彻过程进行模拟实验方法的研究。介绍了硬目标侵彻引信的计层数策略,讨论利用冲击过程模拟侵彻过程加速度信号的可行性,设计了模拟实验系统并针对某型号侵彻引信进行计层数起爆模拟实验。通过与靶场试验曲线的对比,验证了该模拟实验方法的可行性,可较全面地检测引信起爆控制算法的准确性,以及引信活动部件动作的可靠性;但冲击峰值较低,冲击间隔较长,需要做进一步的研究和完善。     

基于优化最佳逼近的火箭弹高速侵彻等效缩比方法

文中基于优化理论开展了火箭弹高速侵彻等效缩比方法研究。通过量纲分析、优化拉丁超立方方法确定弹长、弹径、弹体初速度及靶标厚度为设计变量的样本空间,高精度数值计算获取设计变量关于弹体过载和持续时间的目标响应,建立快速分析模型,以响应最佳逼近为优化目标,以最小缩比为约束,模拟退火算法实现等效缩比优化模型的求解。优化结果代入侵彻模型进行参数反演,结果表明,缩比模型与原模型的过载特性具有较高的一致性。     

火工品高过载动态力学性能测试方法研究

采用Hopkinson压杆技术和装置测试了火工品高过载动态力学性能,通过改变波形调制器的材料、厚度和改变子弹长度可以控制速度脉冲的宽度,提高加速度脉冲的宽度.研究表明:引起破坏的加速度临界值不仅与加速度幅值有关系,而且与加速度脉冲宽度有很大的关系.采用间隔取点、速度平滑、加速度平滑及曲线拟合等方法可以使加速度的取值更加精确和可靠.运用LS-DYNA有限元进行模拟仿真,计算得到的加速度曲线与仿真结果相吻合.     

火炮膛内压力波研究述评及展望

自本世纪50年代以来,对膛内压力波的研究已引起火炮、弹丸、引信和装药的设计者们所普遍的关注.本文从实验和理论研究的两个方面,介绍膛内压力波研究的历史及状况,并着重对压力彼的产生机理、定量描述、数值模拟和抑制技术等几个方面进行比较详细的综述.最后,对压力波今后研究工作提出展望。     

弹丸对混凝土中钢筋结构侵彻效应研究

根据弹丸与钢筋直接发生作用的情况,提出弹丸侵彻钢筋混凝土的近似模型。利用该模型得到弹丸侵彻钢筋混凝土过程中弹丸的加速度时间历程。计算结果与实验结果符合较好。用该模型分析不同配筋结构、配筋尺寸、网眼尺寸对侵彻深度和侵彻过程的影响。结果表明,网眼间距和钢筋直径对侵彻深度影响较大,钢筋混凝土在钢筋层较集中的一侧抗侵彻能力较强。