混凝土动态断裂数值模拟研究

动态拉伸载荷下,混凝土断裂强度随应变率的增加而提高。根据混凝土内部骨料与砂浆的力学性能,建立描述混凝土材料的细观有限元模型。通过ABAQUS二次开发单元UEL计算动载荷下垂直骨料砂浆界面裂纹的扩展,计算不同加载率下裂纹的扩展路径。计算结果表明,在低加载率下,裂纹沿着骨料与砂浆界面传播,在高加载率下,裂纹将穿过骨料,分析表明混凝土应变率效应的物理成因应为骨料断裂所致。     

基于深度学习的船体三维模型自动生成方法

三维船体模型具有广泛的应用场景,但制作成本较高。提出一种基于深度学习的船体三维模型自动生成方法：通过卷积神经网络结构从一张二维平面图中提取角点;按照特定的规则将各角点组成线段,每一个线段表示一面墙体;将线段变换生成三维模型。制作500张二维船图用于模型训练,并制作30张二维船图用于测试。研究结果表明：新算法可以精确地检测输入图片的角点位置和种类,并生成清晰、美观、通用的三维模型,效果很好。     

基于三维模型的机加工艺设计技术

为了满足基于模型的定义(model based definition,MBD)的发展需求,提出一种在三维环境下机加工艺设计的方法。通过导入零件设计模型,构建了工艺信息模型,进行工艺路线规划,生成工序模型,最终输出工艺文件,实现了基于三维模型的工艺设计,并提出了3种工艺信息输出的方法。实例分析结果证明:该方法有利于实现CAPP和CAD系统间的信息交流,具有可行性和有效性。     

K＆C模型的随机骨料混凝土侵彻应用

基于细观力学原理,建立混凝土随机骨料模型,采用动力学分析软件LS-DYNA对S.J.Hanchak的弹丸侵彻混凝土靶板的部分试验进行数值模拟,使用K＆C混凝土材料模型,通过对比子弹的剩余弹速和靶板破坏现象,结果表明,混凝土细观结构的不均匀性可描述宏观上应力集中导致的局部破坏现象,K＆C模型可较好地预测弹丸侵彻混凝土靶板的动态响应,是研究该问题简单而有效的办法。     

有翼飞行器复杂粘性绕流N-S方程数值模拟

文中以数值求解N-S方程组为出发点,详细探讨了粘性绕流模拟中的网格生成技术、N-S方程的数值求解方法以及湍流模型的求解与应用.结合代数方法和求解椭圆型偏微分方程方法发展了一种复杂外形的高质量结构化粘性网格生成技术.在有限体积方法的基础上,采用改进的中心离散格式并基于Baldwin-Lomax湍流模型,通过求解N-S方程组精确地数值模拟了包括三维机翼、三维翼身组合体在内的亚、跨声速流场.     

刚性弹正侵彻随机骨料混凝土靶的弹道偏转规律分析

针对弹体可能受到非对称力作用从而发生弹道偏转的问题,对刚性弹正侵彻随机骨料混凝土靶的弹道偏转规律进行分析。采用混泥土细观模型,运用 LS-DYNA 显式动力计算软件,对刚性弹正侵彻随机骨料混凝土靶进行数值模拟。以弹体偏转角度为指标,重点考虑混凝土靶的骨料/砂浆强度、弹体侵彻速度等因素,讨论其对弹体正侵彻条件下弹道偏转的影响规律。结果表明：根据混凝土的材料特性,可认为砂浆和骨料共同对正侵彻弹体提供轴向阻力,而随机非均匀的骨料作用力与砂浆阻力之差则提供导致其偏转的侧向力;弹道偏转角度随混凝土砂浆强度减小而增大,相反地,随骨料强度增加而增大;当名义抗压强度较小时,弹体偏转对砂浆强度变化的敏感度显著大于骨料强度变化的影响;在刚性弹假设下,弹道随着弹体侵彻速度增加而更加稳定,即偏转角随着靶速度增加而减小;但若弹体非刚性假设,越高速度侵彻,越容易变形破坏,则越容易偏转且容易出现“J”弹道。     

基于系统矩阵法的轴系扭振图形化建模技术研究

系统矩阵法是一种用于扭振分析的解析法。文中通过对不同振动数学模型的分析,提出了一种基于系统矩阵法求解轴系扭振的图形化建模方法。该建模方法只需用户提供原始的扭振力学模型,且不受轴系分支结构和模型规模的限制。在具体实现时,该方法将扭振模块规划为两类模块单元,用这些模块单元可搭建成各种扭振力学模型,通过扭振模型中模块的遍历和当量系统的转换生成模型拓扑结构关系,并最终组集成求解所需的系统矩阵。应用实例表明,本文所提出的图形化建模方法通用且易于编程实现,它可以推广到数学模型为振动微分方程的其它模型系统。     

考虑侵蚀效应的卵形弹丸侵彻混凝土介质模型研究

建立同时考虑弹丸质量损失和头部钝化的迭代计算模型,在弹体和靶体参数已知的条件下可以预测侵彻深度、质量损失、头部形状变化以及过载等侵彻相关物理量。通过对侵彻实验数据的验证分析,提出了一种考虑混凝土骨料硬度与弹体材料硬度比值的侵蚀修正系数,修正后的模型对侵蚀的计算精度增加明显。在修正后的模型基础上,对常用的Forrestal经验阻力公式中的静态阻力项进行修正,新的静态阻力项更加精确地反映了有侵蚀效应的弹丸侵彻混凝土的静态阻力。实验和模型对比发现:骨料硬度和弹体硬度的比值与弹丸质量损失率呈线性关系。     

基于粒子滤波的三维转弯目标跟踪方法

为了提升对转弯目标的跟踪精度,本文提出了一种基于粒子滤波的三维转弯目标跟踪方法。首先,针对在三维空间中做HGB机动的目标提出了一种三维转弯模型,并建立了目标拦截过程中合理、可信的导弹动力学模型。然后,分别用粒子滤波(PF)、扩展卡尔曼滤波(EKF)、无迹卡尔曼滤波(UKF)对三维转弯模型进行匹配滤波,通过对各滤波方法的仿真对比分析,选用PF作为三维转弯模型的匹配滤波方法。最后,将机动目标跟踪问题转化为粒子滤波的求解,通过抑制粒子退化和增加粒子多样性的方法,提高了非线性滤波的估计精度。仿真结果表明,基于粒子滤波的三维转弯模型可以对做HGB机动的目标实现稳定可靠的跟踪,对基于三维转弯模型的非线性滤波问题,相较于EKF和UKF, PF的估计精度至少可提升30%。     

骨料粒径对混凝土靶抗高速破片侵彻影响的实验研究

为考察骨料粒径对混凝土材料抗高速破片侵彻的影响,利用轻气炮加速装置和激光测试系统进行素混凝土(PC)和钢纤维增强混凝土(SFPC)侵彻实验研究,通过高速摄像机记录弹体着靶姿态和靶体动态损伤过程。实验中混凝土靶选用5～10 mm、10～15 mm、15～20 mm 3种不同级别骨料粒径,通过对侵彻深度、成坑体积以及靶体碎片剥落过程的比较发现：针对素混凝土靶体,3种级别粒径范围内,级别最大的骨料粒径靶体其抗侵彻能力达到最强;而对于钢纤维含量为1%的钢纤维增强混凝土,粒径级别为10～15 mm的靶体抗侵彻能力最佳,结合骨料粒径对混凝土断裂能的双重作用,表明钢纤维的含量与骨料粒径之间存在一个优化值,在这个优化值配比下,钢纤维增强混凝土抗高速破片的侵彻能力能够达到比较理想的效果。实验结果的讨论分析对混凝土防护工程的设计具有借鉴作用。     

聚能射流侵彻混凝土靶板的数值模拟研究

在基于有限元法中心差分包软件LS-DYNA-970的平台上对圆锥罩型聚能射流侵彻素混凝土试样进行了3-D数值仿真,揭示了金属射流的形成过程和侵彻过程机理。研究表明：装药结构在爆炸荷载作用下能形成头部速度高、弹身长径比大、整体质量分布合理的高速杆式侵彻体。在分析混凝土受力失效过程的同时,获得了金属射流在不同侵彻深度下,混凝土开孔孔径大小的数值结果。计算结果与文献中的实验数据吻合较好。     

战斗部威力场仿真系统设计与实现

介绍一个实现导弹战斗部威力场数值仿真的集成化软件系统。按照威力场仿真的功能要求,对系统框架和接口进行了设计,给出了战斗部预制破片建模和参数化有限元建模的方法。完成的系统集成了有限元建模、力学仿真和后处理工具。系统能够实现上述工具的协同工作和数据集成,根据数值计算结果计算战斗部破片空间飞散参数和冲击波载荷。仿真实例运行结果表明系统能够满足设计人员的要求。     

钢筋混凝土靶的侵彻与贯穿研究进展

钢筋混凝土靶的侵彻与贯穿研究可为钻地武器有效发挥毁伤作用以及钢筋混凝土结构有效承担防护功能提供必要支撑。从实验研究、经验和半经验公式、理论建模以及数值模拟等方面系统地综述该领域的国内外研究进展;总结素混凝土与钢筋混凝土靶对比侵彻实验和钢筋混凝土靶非正侵彻实验中典型的实验现象,整理用于计算钢筋混凝土靶侵彻深度、贯穿剩余速度等参量的经验和半经验公式,归纳空腔膨胀、等效分层、考虑钢筋直接碰撞作用等主要的钢筋混凝土靶侵彻与贯穿理论研究成果,梳理不同数值算法、建模方式、材料模型等条件下有代表性的钢筋混凝土靶侵彻与贯穿数值模拟工作,评述研究现状,并重点对实验和理论模型等部分进行讨论与分析,对研究发展方向进行力所能及的展望。     

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。     

活性射流侵彻钢筋混凝土靶后效超压特性

为研究活性射流侵彻钢筋混凝土靶后效超压效应,采用实验、理论与数值仿真相结合的方法,开展了活性药型罩聚能装药作用钢筋混凝土靶后效超压特性研究。实验结果表明,在聚能装药结构一定条件下,低密度活性射流较高密度活性射流对钢筋混凝土靶的侵彻孔径更大,穿靶后在密闭空间内爆燃产生的冲击波峰值超压更高,且超压-时间曲线呈现出多峰现象。引入虚拟爆炸点的方法,建立了活性射流靶后爆燃超压与高能炸药爆炸等效分析模型,结合AUTODYN-3D有限元分析,得出模型预测的后效超压-时间曲线与实验结果吻合较好,揭示了活性射流在靶后密闭空间内爆燃超压传播规律及多峰现象。     

基于Simulink/Stateflow的某型战机燃油系统功能仿真

针对某型战机飞行模拟器燃油系统功能仿真中复杂的数值计算和逻辑控制问题,提出一种基于Simulink/Stateflow 的燃油系统建模与仿真方法.在分析仿真需求基础上,应用 Simulink/Stateflow 构建某型战机燃油系统的功能模型并进行仿真验证,说明模型代码的生成及使用.仿真结果表明:该方法能够直观有效地实现某型战机燃油系统的建模与仿真,并生成 C++代码嵌入到仿真平台中,减少代码编写工作量,可为其他机型飞行模拟器燃油系统的开发提供参考.     

密排圆形胞元蜂窝面内等效弹性参数的模拟仿真

利用有限元数值模拟技术建立了密排圆形胞元蜂窝夹芯结构面内等效弹性参数的模拟模型,提出了一种求解该结构面内力学性能参数的分析方法,解决了密排圆形胞元蜂窝夹芯结构几何建模中存在无理数的问题,通过用验证的3D有限元模型和分析方法对不同几何结构尺寸和材质的蜂窝夹芯面内等效弹性参数的模拟研究,获得了密排圆形胞元蜂窝夹芯结构面内等效刚度和Poission比随蜂窝夹芯几何参数变化关系,并给出了等效参数的计算分析公式,为密排圆形胞元蜂窝夹芯复合材料结构理论研究奠定了基础。     

粒径对烟幕中团聚体颗粒散射特性的影响分析

以烟幕中颗粒团聚现象为背景,针对烟幕中的团聚体的消光性能优化问题进行了研究。基于Cluster-Cluster Aggregation理论建立了随机粒径的团聚体算法程序,用于生成具有不同颗粒半径的团聚体模型;在此模型基础上运用多球T矩阵方法计算分析了烟幕中粒径呈对数正态分布的团聚体散射特性;同时结合具体的物理模型研究分析了粒径的分散程度对团聚体消光因子、散射因子及散射能量分布的影响。结果表明：团聚体中颗粒粒径分散程度的降低会提高烟幕的消光性能;模拟的多组团聚体中,A型团聚体较B型团聚体消光因子提高了30.9%,总体散射能量降低了32.5%;团聚体中尽量避免出现偏离对数正态分布均值的极大粒径颗粒可以有效地提高烟幕团聚体的消光性能。