空降车辆着陆缓冲过程动态建模仿真

针对空降车辆空投试验费用高、周期长、风险大的现实问题,在某空降车辆方案设计阶段,建立车辆和缓冲气囊仿真计算模型。采用有限元分析法分别建立车辆模型、气囊模型、车辆与气囊刚柔耦合模型,对空投正常工况和极限工况下的着陆缓冲过程进行仿真计算,得出车辆着陆过程自由落体、气囊缓冲和气囊反弹阶段车辆姿态变化情况,车体底甲板、顶甲板和炮塔部位冲击加速度特性以及2种工况下车体结构最大应力部位和最大值。研究发现：在正常工况下,车体顶部甲板冲击加速度最大,平均峰值达11.31 g,最大应力均满足设计要求;在极限工况下,动力装置支撑处出现最大峰值冲击载荷,最大应力超出设计许用值,需要进行局部结构改进设计。研究结果表明,所提模型可为车辆结构优化设计提供量化载荷边界条件,为着陆缓冲过程试验测试方案提供计算数据,同时可为车辆和气囊优化匹配、试验、改进等提供理论依据。     

空降车着陆缓冲过程结构强度分析方法研究

为了研究空降车着陆缓冲过程中的结构强度,采用有限元方法建立了车体-气囊有限元模型,在两种工况下进行仿真计算,获得最大加速度结果,并将有限元仿真与加速度试验结果对比。仿真结果能准确反映空降车着陆缓冲过程,车体冲击加速度满足着陆缓冲过程的要求。进一步得到了正常着陆工况和恶劣着陆工况下车体的应力分布情况,结果表明,车体最大Von Mises应力小于材料的抗拉强度,车体的结构强度满足设计要求。     

弹药侵彻混凝土的火工品环境力分析

为了研究弹药侵彻过程中的火工品受力环境,通过文献和实弹试验结果,分析了弹药侵彻单层混凝土目标时火工品承受的过载加速度值、过载持续时间和过载波形特性.37~100mm口径弹药以300~450m/s侵彻目标时,加速度峰值在15 000g~50 000g,过载持续时间集中在4~5ms.侵彻混凝土和钢筋混凝土(2%钢筋率)目标时过载特性和过载值基本相同.火工品在弹药侵彻过程中将承受交替的压缩和拉伸的应力波作用,同时也承受低频减速过载作用.     

垫片提高抗冲击能力的应力波衰减机理

引信零部件抗高过载冲击,目前大多文献和资料提到用弹塑性垫片材料进行缓冲、吸能,但是缓冲理论并不能解释垫片提高引信零部件耐高过载能力.为此,提出垫片提高引信零部件抗冲击能力的机理主要是应力波反射衰减,即机械滤波.根据应力波在不同界面的反射与透射理论,冲击应力波在通过结构件与垫片的分界面时,因大部分被反射而衰减,垫片提高被保护件抗冲击能力的主要原因不是弹性缓冲,而是机械滤波;垫片对于被保护件质心惯性加速度影响很小,却能显著衰减骑在质心加速度曲线上的应力波,降低二者的合力尖峰,并减少往复振动冲击的破坏.仿真表明:垫片滤波说比缓冲说更合理,并且,波阻抗越小的垫片,机械滤波效果越好;只要远小于有效缓冲厚度,垫片厚度对机械滤波贡献不大;使用不同材料的两层垫片优于同厚度的单一材质垫片,多层更好.     

高冲击下泡沫铝填充结构压溃吸能研究

为研究铝壳厚度和泡沫铝密度对填充结构压溃吸能特性的影响,运用LS-DYNA有限元软件,对不同厚度、不同密度的填充结构在幅值为30 000g、脉宽为160μs半正弦加速度冲击下进行数值模拟,提出载荷效率、比吸能、隔冲效率以及最大加速度响应4个指标评价结构的压溃吸能特性。研究表明,结构的缓冲效果主要由壳的厚度决定,而能量吸收过程中壳和泡沫铝相互影响、共同作用。综合上述4个因素,在不同组合的填充结构中S0.6F0.7缓冲吸能特性最好。     

弹载测试电路模块缓冲防护结构设计及优化

火炮发射环境易引起弹载电子设备的损坏,为了确保测试工作的可靠完成,设计了弹载测试装置电路模块抗冲击振动的缓冲防护结构。通过建立弹炮耦合模型及测试装置的有限元模型,采用数值计算模拟了弹丸发射过程并分析了测试电路的应力分布状况;从应力波传播及能量吸收的角度探讨了缓冲机理,初步设计了弹载测试装置缓冲防护结构;利用 iSIGHT与 ABAQUS的联合仿真优化,对缓冲防护模块进行了结构参数优化,优化后的测试电路防护结构最大应力降低了65.1％,缓冲防护效果显著,对该类结构的设计研究具有一定参考价值。     

耐高过载延期电雷管的设计

为提高延期电雷管耐冲击性能,对其加载作用过程进行了分析,对加固与缓冲结构、耐冲击延期技术进行了研究,并采用应力分解和对发火、传火、延期元件加固设计,环形储气空间设计,对其进行了设计。高冲击加载试验结果表明,该设计方法耐加速度冲击高于1×105g,可提高延期性能。     

高过载下桥丝电雷管失效模式与机理初步研究

以普通桥丝电雷管为试样,采用Hopkinson压杆应力波加载技术,在冲击加速度≥100 000g、过载脉冲宽度≥100μs条件下,进行了抗冲击过载性能试验,并对试后样品进行X射线CT层析扫描分析研究,获得了高过载下桥丝电雷管的失效模式与失效机理。研究结果可为桥丝电雷管抗高过载加固设计提供技术支持。     

泡沫铝复合结构的应力波防护性能研究

为研究泡沫铝复合结构对应力波的防护能力,利用传统和改进的分离式霍普金森压杆(SHPB)装置对不同相对密度及不同厚度组合的泡沫铝-铝板复合结构进行冲击试验。研究结果表明：泡沫铝作为夹层,可使入射波分多次传到背板,延迟应力波到达时间,降低了应力波强度。随着泡沫铝夹层厚度的增加,应力波衰减效果明显。泡沫铝-铝板复合结构作为面板,应力波的加载方式发生变化,上升沿得到改善,脉冲宽度增大,最大应力幅值降低,同时吸收大量冲击能,是一种良好的应力波防护材料。增大复合结构中泡沫铝厚度,应力波的上升沿时间延长、斜率减小,应力幅值降低,但脉冲宽度变化不大;铝板厚度对应力波传播影响较小。随着泡沫铝相对密度的增加,经泡沫铝-铝板复合结构作用后,应力波的上升斜率减小,最大应力幅值降低,但脉冲宽度和上升沿时间不变。     

基于CPLD的弹载加速度存储测试仪

针对单片机存储测试仪程序可能跑飞、难以实现高速采样,专用集成电路存储测试仪成本高、不能扩展等问题,提出基于CPLD的弹载加速度存储测试仪.该系统采样频率100 kHz,可耐30 000 g高过载,尺寸小,功耗低,测得子弹抛撒加速度曲线,与理论计算吻合很好.