基于果蝇算法优化广义回归神经网络的机枪枪管初速衰减建模与预测

机枪枪管初速衰减预测是一个复杂的非线性问题。广义回归神经网络方法被广泛应用于非线性问题的建模,但其平滑因子取值对神经网络的预测性能有较大影响。采用果蝇算法对广义回归神经网络的参数进行优化选取,提出了基于果蝇算法优化广义回归神经网络的机枪枪管初速衰减建模方法。基于机枪枪管初速衰减试验数据,建立在不同使用环境下随着累计射弹量的增加,以初速降为特征量的机枪枪管初速衰减预测模型,预测结果与试验结果基本一致,证实了所提方法的可行性。通过与未经优化的广义回归神经网络方法和反向传播神经网络方法建立的预测模型进行比较,其性能明显优于另外两种方法,验证了基于果蝇算法优化的广义回归神经网络方法在建立机枪枪管初速衰减模型中的有效性。     

枪械出厂前瞄准等效及其射效自动校正方法

为改变传统以实弹试射为主的枪械出厂前射效校正,提出一种枪械瞄准等效及枪械射效自动校正的方法。基于光学原理和图像识别方法,考虑配合误差等因素建立了射线及瞄准基线的等效空间模型;综合外弹道特性以及相对位置误差的影响,建立了机械瞄具校调数学模型,输入光电检测及信号排异处理得到的等效光束信号集,计算获得校调参数;开发了一套枪械射效自动校正装置和软件系统。通过试验验证表明,枪械瞄准等效和射效自动校正方法有效、可行,可以满足枪械出厂前射击精度要求下机械瞄具的自动化校正要求。     

火炮身管-反后坐装置集成优化设计方法研究

为减小火炮发射时的后坐阻力,同时减小火炮身管质量,以节制杆结构参数、身管结构参数和内弹道装药参数为设计变量,以身管刚度、强度、寿命、弹丸初速等为约束,建立火炮身管-反后坐装置集成优化设计模型,并采用两种优化方法进行优化,再比较其结果。首先,采用加权组合法将两个目标函数归一为单个目标,应用模拟退火算法进行优化设计,优化后,后坐阻力减小53%,身管质量减小28%。其次,基于Pareto最优理论,采用遗传算法进行优化设计,获得了Pareto最优解集,给设计者提供了更多优化方案;根据工程经验,选取一组优化解,结果发现,对比原设计,后坐阻力减小504%,身管质量减小98%。研究表明,基于Pareto最优理论和遗传算法可以获得更好的优化方案。该研究提供的集成优化模型和算法为火炮身管-反后坐装置一体化设计提供了新方法。

     

典型小口径自动步枪热散形成原因分析与结果预估

热散现象是小口径自动步枪在连续射击后出现的射弹散布异常现象,对热枪状态命中率和作战效能有重要影响,形成机理尚不完全清楚。通过冷热枪对比试验发现,热枪状态下枪管向铜材料弹头壳传热,弹头壳温度升高、材料变软,弹与枪相互作用,使弹头出膛速度偏角和弹轴摆角大幅度增大,这是热散的主要原因。基于试验获得的热散机理,提出一种典型小口径自动步枪热散分析计算方法。该方法采用分段建模和参数传递方法,通过建立热枪状态枪管温度场和应力场分析模型、弹-枪相互作用热力耦合计算模型和随机外弹道及射弹散布计算模型,实现了热枪状态射击密集度的定量分析计算。计算结果与试验结果基本一致,为小口径自动步枪热散问题定量分析提供了有效预估策略。     

等面密度钢/铝组合靶的抗侵彻性能研究

金属靶板的抗侵彻性能一直以来都是被重点关注的研究领域。为明确结构参数对钢/铝组合结构抗步枪弹垂直侵彻性能的影响,建立了步枪弹侵彻钢板和铝板的数值计算模型,并通过弹道冲击实验进行了验证;进而基于数值计算模型分析了相同厚度下钢-铝、铝-钢的组合形式、靶板间距对组合靶板抗侵彻性能的影响。仿真结果表明：相同厚度下,钢板在前的组合形式优于铝板在前的靶板,但不同组合形式的层板间距对其抗侵彻性能影响较小;另外,比较了不同初速度下钢-铝厚度比的变化对组合靶板的抗侵彻性能影响,均呈现出随厚度比增加,抗侵彻性能先降低后增加的趋势,最终趋于一个稳定值。变化过程中存在一个抗侵彻性能最差的低点,在结构设计中应尽可能避开。最后,依据 R-I 公式拟合了仿真数据,得到了步枪弹侵彻钢-铝组合结构的弹道极限公式。研究结果可为组合靶板的抗侵彻性能设计和人员、物资防护提供参考。     

基于刚柔耦合仿真模型的高层立体车库调头车架的分析与改进

为得到调头车架与车轮之间精确的接触力,建立了该结构的刚柔耦合虚拟样机的仿真模型,对车辆进库与调头两个过程进行仿真实验,分析了整个过程中接触力的变化情况,进行调头车架的有限元分析,并对其进行结构改进,得到了理想的结果。     

自然老化软质防弹衣对明胶靶标的防护性能试验研究

目的 为了研究自然老化防弹衣对人体的防护能力，开展手枪弹对有防护明胶靶标的钝击效应试验。方法 通过高速摄影拍摄钝击过程中明胶靶标内瞬时凹陷情况，以此判断自然老化是否影响防弹衣的防护性能。结果 试验结果表明，10年自然老化防弹衣防护下的明胶靶标内平均瞬态最大凹陷深度为23.32 mm，平均最大直径为70.08 mm；新软质防弹衣防护下的明胶靶标内平均最大凹陷深度为28.76 mm，平均最大直径为66.59 mm。结论 10年自然老化对软质防弹衣的抗弹性能没有显著影响。文中的研究给自然老化软质防弹衣安全使用寿命的延长提供了参考。     

不同优化算法在轮式自行火炮动力学优化中的应用

以某轮式自行火炮为例,以减少炮口初始扰动、提高射击精度为目标,建立了基于轮式自行火炮发射动力学仿真的优化设计模型。采用加权组合法将炮口角位移与角速度统一为单目标,分别应用序列二次规划法、粒子群算法、模拟退火算法及多岛遗传算法对其进行优化设计求解。比较结果发现,模拟退火算法及多岛遗传算法能够适应轮式自行火炮系统优化问题的求解需求;粒子群算法尽管收敛速度较快,但优化结果不如模拟退火算法及多岛遗传算法;序列二次规划法由于容易陷入局部最优,不能适应轮式自行火炮系统优化问题的求解需求。     

基于ABAQUS二次开发的球形破片侵彻UHMWPE软质防弹衣数值模拟

为准确模拟破片侵彻防弹衣的过程,揭示破片与软质防弹衣相互作用机制,本文基于ABAQUS用户子程序VUMAT编写了适用于模拟软质防弹衣材料力学性能的本构模型,建立了球形破片侵彻软质防弹衣的有限元模型,数值模拟结果与实验吻合较好。本构模型中材料失效模式数据表明,无纬布主要发生纤维拉伸、基体拉伸和压缩失效;在钢球侵彻防弹衣的初期,无纬布上的应力云图一般呈现较规则的圆形或椭圆形,然后再慢慢向四周扩散;钢球侵彻软质防弹衣的过程中伴随有较明显的纤维层间分层失效,未穿透的纤维层中也出现了分层的现象,分层面积从迎弹面到背弹面先减小后增大再减小。