基于ABAQUS的发射场坪建模与动态响应研究

为了得到导弹无依托发射时场坪的动态响应,基于ABAQUS大型有限元软件,采用塑性损伤本构建立发射场坪非线性精确数值有限元模型,分析了导弹发射状态下的动态响应。研究结果表明:在导弹垂直待发射阶段,后支腿处的应力和沉降较大,发射平台将呈现前高后低姿态;在导弹垂直发射阶段,发射筒底部处场坪沉降较大。研究结果可为导弹无依托随机发射场坪适应性评估提供理论支撑。     

某导弹无依托发射场坪动态响应影响因素敏感度分析

为了研究导弹无依托发射场坪动态响应的影响因素,基于最优拉丁超立方(OLHD)试验设计方法和径向基神经网络近似技术,建立了带有塑性损伤本构关系的无依托发射场坪的近似模型; 对场坪位移动态响应的各影响因素进行了敏感度分析。研究结果表明:土基层的弹性模量、改性沥青混凝土层和水稳碎石层的厚度为场坪位移响应的主要影响因素,且与位移响应均呈反比关系; 沥青混凝土材料的弹性模量在不同区间时对场坪位移响应的敏感度不同。     

某导弹无依托发射场坪动态响应研究

为得到某导弹无依托发射时场坪的动态响应,采用Hongnestad方程及改进后的Saenz单轴方程分别拟合混凝土在受压时的上升段及下降段应力-应变关系,构建了一条适用于沥青混凝土的受压应力-应变曲线;引入损伤因子并结合Sidiroff能量等价原理,建立了某导弹无依托发射场坪塑性损伤动态本构;基于含场坪的发射平台非线性结构动力学模型,分析了导弹在发射状态下场坪的动态响应。研究结果表明：在导弹垂直待发射阶段,后支腿处场坪比前支腿处场坪动态响应明显;在导弹垂直发射阶段,发射筒底部处场坪沉降较大,发射筒底部处场坪与后支腿处场坪交叉区域损伤严重。研究结果可为导弹无依托发射前场坪快速评估提供理论支撑。     

导弹无依托待发射阶段场坪准静态响应研究

为得到沥青混凝土发射场坪在导弹无依托待发射阶段时的准静态响应,采用扩展的线性Drucker-Prager本构对沥青混凝土面层进行建模,进一步建立了无依托发射场坪数值模型,研究了导弹在待发射阶段时发射平台前、后支腿处场坪的粘弹塑性响应、沉降值及应力分布,对发射场坪发生塑性变形的条件进行了探讨,分析了支腿处场坪的蠕变效应和塑性应变间的关系。研究结果表明:在导弹垂直待发射阶段,后支腿处场坪发生粘弹塑性应变,而前支腿处场坪发生粘性和弹性应变;后支腿处场坪由于发生塑性应变导致其蠕变效应比前支腿处场坪明显;后支腿处场坪沉降比前支腿处场坪明显,导致发射平台整体前高后低;支腿处场坪表现为局部沉降,最大应力点位于场坪右侧边界、底基层与土基层交界面处。     

含低速冲击损伤复合材料层合板剩余压缩强度预测

为了预测含低速冲击损伤复合材料层合板结构的剩余强度,建立了复合材料层合板结构从冲击到冲击后压缩的全过程分析模型.基于该模型,通过ABAQUS有限元仿真软件,结合Hashin失效准则和Cohesive界面单元,建立了复合材料层合板结构有限元分析模型,完成了低速冲击载荷下的有限元仿真模拟和冲击后剩余强度的有限元预测.通过与试验值对比,仿真结果与试验结果有良好的一致性,所建立模型能够有效进行含低速冲击损伤复合材料层合板结构的剩余强度预测.     

复合材料层合板抗冰雹冲击性能研究

为研究复合材料蒙皮抗冰雹冲击性能,基于弹塑性模型,考虑应变率强化效应和脆性断裂行为,建立冰雹动态本构模型。根据冰雹撞击传感器实验数据修正冰雹模型参数。通过引入三维Hashin失效准则和内聚力界面元,模拟复合材料的纤维断裂、基体压溃和脱粘分层损伤破坏行为。建立复合材料层合板抗冰雹冲击的数值模型来研究不同冲击速度下的动态响应和损伤特性。数值结果表明:针对复合材料层合板构型,冲击失效阈值能量为232 J;冲击载荷峰值和冲击点位移随冲击速度的增大而增大,但增幅趋缓;分层损伤面积与冲击速度近似呈线性关系;相邻层的铺层角度差为90°时,层间分层现象更为显著。     

某导弹无依托发射场坪动态响应与破坏形态研究

在采用混凝土脆性开裂模型建立某导弹无依托发射场坪有限元模型的基础上,研究发射时场坪的动态响应与破坏形态,讨论裂纹产生、延伸及扩展的过程。通过对应力波在场坪介质不同位置下随时间传播变化规律的研究,得到发射场坪的破坏路径及3个状态区域范围。结果表明:发射场坪裂纹的发展、不同时刻的破坏形态、破坏路径及3个状态区域范围均与应力波传播有密切关系。     

基于细观参数的HTPB推进剂粘接界面损伤演化数值模拟

为了研究加载角度对三组元端羟基聚丁二烯（HTPB）推进剂粘接界面细观失效机理的影响,使用微CT对单轴拉伸过程中的粘接界面进行原位扫描与重构,表征其损伤演化过程,然后将细观结构参数与损伤变量引入内聚力模型,得到不同加载角度下粘接界面的细观损伤演化过程。结果表明,粘接界面高氯酸铵（AP）颗粒的初始脱湿主要从靠近界面的弱界面层开始,方向沿界面的剪切分力方向。界面破坏形式与剪切角度有关,合力与界面的角度越小,裂纹越容易扩展至推进剂/衬层界面,反之裂纹扩展更容易发生在AP颗粒间。通过与CT试验结果对比,从失效模式与载荷位移关系验证了计算结果的准确性,揭示了不同加载角度下推进剂粘接界面结构的损伤演化规律。     

基于神经网络算法的发射场坪承载能力预测方法

为进一步提高发射场坪的快速选定能力,提出基于线性多元回归算法、反向传播（BP）神经网络算法和径向基函数（RBF）神经网络算法的发射场坪承载特性近似模型,对其承载能力进行快速预测。采用了引入参数敏感度的优化拉丁超立方采样方法,构建样本空间并分别建立起竖载荷和发射载荷下的算法预测近似模型;利用上述预测算法,通过某结构参数未知的场坪在起竖载荷下的动力学响应,预测其在发射载荷下的可能最大弯沉值,判断土基弹性模量未知的发射场坪承载能力。结果表明：RBF神经网络算法对起竖载荷和发射载荷下的场坪最大弯沉量均具有最优的预测性能,与有限元计算结果相对比,回归系数分别为0.941和0.983,模型精度较高,具有可信性;预测结果与仿真结果的平均误差为10.46%;对于承载强度较大的场坪,残差范围在±2 mm以内,对发射过程中的场坪选定决策具有参考价值。     

HTPB推进剂/衬层界面Ⅰ型破坏温度相关特性

为了准确地描述固体火箭发动机端羟基聚丁二烯(HTPB)推进剂/衬层黏接界面在不同温度下的力学特性,从试验和数值仿真两方面研究了该黏接界面的Ⅰ型破坏特性.首先,通过单轴拉伸实验获取了不同温度下的载荷-位移曲线,并采用高速摄像机获取了黏接界面的破坏过程,分析了黏接界面的破坏形式,发现HTPB推进剂/衬层黏接界面的破坏形式为...     

上浮式水面发射筒弹射内弹道特性

为研究新型上浮式水面发射筒弹射内弹道特性及其影响因素,采用Realizable k-ε湍流模型、Mixture多相流模型以及动态分层技术,建立考虑上浮速度影响的弹、筒弹射模型。对弹筒模型在水面与地面上的弹射过程分别进行数值模拟,对比分析二者的内弹道性能与筒内流动变化规律,并研究发射筒出水速度对水面发射内弹道性能的影响。对比结果表明,水面发射的弹、筒相对运动快于地面发射的相对运动,使得水面发射的燃气做功用时比地面发射的用时少14%,水面发射弹体受到的最大载荷比地面发射小20%;由于水面发射中发射筒具有相对较高的设定出水速度,水面发射弹体的出筒速度大于地面发射的出筒速度。流动分析表明：在设定的出水速度条件下,水面发射过程中燃气不会直接与水面发生作用,无相变耗能过程。影响因素分析表明,在安全发射条件下,出水速度主要通过改变水对筒的作用力来影响弹、筒的相对运动速度,但燃气对筒的作用力远远大于水对筒的作用力,使得出水速度对弹、筒相对运动的非线性影响几乎可以忽略,出水速度的改变几乎不会影响弹体的出筒速度增量。     

考虑弹-筒柔性的潜载导弹弹射多体动力学分析方法

在潜载导弹垂直弹射过程中,导弹的姿态变化是关系其发射成败的关键.针对潜载导弹垂直弹射过程提出一种可同时考虑弹体和发射筒柔性的弹射发射动力学建模分析方法.运用改进的柔性点线高副模型来模拟适配器的抗压和抗弯载荷,基于弹体水动力、附连水惯性力的单元线性分布假设,利用Hermite形状函数将单元分布载荷等效简化为单元节点集中力...     

潜载导弹水下弹射筒口气泡数理模型

潜载导弹水下弹射产生的筒口气泡载荷对水下发射安全有着重要影响.围绕潜载导弹水下弹射筒口气泡膨胀降压和收缩增压的物理机制,建立筒口气泡载荷发展变化的数理模型,为气泡载荷特性分析提供有效途径.数理模型利用不可压缩势流模型描述水环境在气泡作用下的流动状态,采用包含筒内外工质气体的均压模型描述气泡压强变化,并采用直接边界元法进...     

自适应底座弹射过程附加载荷的半经验预示

为满足快速判断不同边界条件下某发射车自适应底座的弹射附加载荷的需要,研究某自适应底座弹射附加载荷的半经验预测方法。根据弹射过程自适应底座受力状态分析,建立弹射附加载荷与边界条件的关系;依据自适应底座典型弹射附加载荷曲线形貌对弹射附加载荷半经验计算模型进行修正,根据已有试验数据比对,梳理出其它的弹射附加载荷的影响因素,利用试验数据分别对这些因素进行研究,拟合得到各自的修正公式,最终得到自适应底座弹射过程附加载荷的半经验公式,并给出该半经验公式的一般使用方法。研究结果表明:该方法能够较好地反映弹射附加载荷随环境边界的变化规律,预示偏差不超过30%。     

考虑适配器弹性的潜射导弹出筒载荷特性研究

同心筒水下垂直发射导弹时潜艇是具备一定艇速的,相当于给弹体增加了侧向横流,其影响在弹体出筒阶段尤为显著,带来发射安全性和弹体结构载荷相关的诸多问题。为获得在时间和空间维度上置信度更高的导弹出筒载荷特性,并采用较少的假设,首次提出并建立了考虑适配器弹性约束和弹体三自由度的耦合求解流场和弹体运动的非定常数值模型。阐述了筒口气泡弹性对弹体载荷特性的影响,同时获得了出筒过程中的弹体运动、受载及适配器变形情况。仿真结果表明：由艇速产生的横流造成的振荡特性对导弹发射产生不利影响。结果可为同心筒水下垂直发射安全性评估和弹性结构设计提供研究方法。     

多次模拟弹射载荷作用下水泥混凝土路面动态响应

道路结构作为承载基础,与发射装备构成了动力耦合系统,冲击载荷作用下路面的响应特性将直接影响到导弹发射安全性。为研究多次弹射载荷下水泥混凝土道路结构的动态响应,以压缩空气为动力源搭建模拟弹射载荷生成装置,在三维试槽中铺筑水泥混凝土路面,面层中铺设应变传感器,土基中埋设土压力传感器,通过多次冲击加载试验获取模拟弹射载荷作用下土基压应力和面层应变变化规律,分析土基内压应力与深度及载荷作用面中心点距离间的关系,得到多次模拟弹射载荷下面层破坏形式及破坏机理。研究结果表明：冲击压力与土基峰值压应力呈线性关系;距离载荷中心点3 300 mm处,不同模拟弹射载荷下各深度处的土基压应力峰值已经非常小,模拟弹射载荷的径向影响范围为3 300 mm以内;模拟弹射载荷较小时面层为弹性变形,模拟弹射载荷增加到0.77 MPa时混凝土面层产生辐射状贯穿裂缝;弹射载荷作用下路面出现整体沉降。     

新型舰载同心筒发射过程流场研究

采用同心筒垂直发射装置,内外筒要保证足够的间隙尺寸用来排导燃气,目前舰载发射均采用通垂方式,势必使得内筒尺寸较小,从而导弹的直径也就较小,不利于发挥弹道导弹的优势.在此基础上提出将传统的外筒设计为一方形结构,在与相同尺寸的通垂架相连接的前提下,增加了内外筒之间燃气排导空间,降低发射过程中导弹表面的温度.计算中使用三维动...