水下航行体几何外形对阻力影响的数值模拟

研究不同头型轴对称体的流体动力特性,对于许多技术的研究,如水下发射技术的研究,弹体入水弹道的预测、入水破障炮弹的运行特性及其引信设计,超高速鱼雷设计等,都具有重大意义.合理运用有限元仿真软件ANSYS/LS-DYNA对三种不同几何结构外形的水下航行体在水中的航行过程进行数值模拟,分析水下航行体不同几何结构外形对阻力的影...     

浮标入水冲击仿真分析

浮标在空投入水瞬间承受的巨大冲击载荷,有可能损坏浮标外壳及内部元件。掌握浮标以不同姿态、不同速度入水时所受的冲击载荷对提高浮标可靠性具有重要意义。文中利用ANSYS/ LS-DYNA建立了浮标入水的有限元模型,计算了浮标以不同姿态、不同速度入水时所受的冲击载荷及入水速度变化等,并分析了浮标外壳的强度。通过仿真结果分析,总结出浮标入水冲击的规律,可作为浮标结构设计的依据。     

增益调度自动驾驶仪结构特点与变轨迹飞行控制

构建了增益调度三回路自动驾驶系统来实现导弹实时变轨迹飞行,并对其结构原理、反馈量获取、控制性能及变轨飞行能力进行了研究.应用状态反馈原理和极点配置法建立了导弹纵向通道飞行控制数学模型;分析了弹体速度、动压和舵效率等状态参量对经典三回路自动驾驶仪控制指令的影响;根据增益调度理论,在自动驾驶仪中引入速度比、动压比及舵效率比等参数修正系统非线性,提出实际飞行过程中反馈量的获取方法.最后,分析了速率、复合稳定回路及过载回路的鲁棒稳定性.飞行试验表明:对大气密度、温度等数据的获取精度分别优于1.7％与3.0％;半物理实验表明:变轨弹道速度变化达到20.6％时,截止频率、加速度稳定增益和相角裕度分别由41.78 rad/s、0.87、78.19°变为41.71 rad/s、0.88和72.5°,相角裕度仍高于基准弹道最小值71.46°;动压变化77.6％对,自动驾驶仪仍保持了较好控制特性.实验结果表明,构建的增益调度三回路自动驾驶仪系统基本满足导弹实时变轨飞行的要求.     

基于轨迹规划的地基望远镜快速高精度定位策略

为了提高地基望远镜的定位性能,实现快速无超调的高精度位置切换控制,提出了基于近似最优指令整形算法的轨迹规划定位策略。利用近似最优指令整形算法设计指令修正器,指令修正器位于位置控制器之前,依据参考指令、速度、加速度限幅信息进行轨迹规划,引导系统快速平滑地到达目标位置。相比传统梯形指令整形算法,近似最优指令整形算法解决了抖振问题,因此可获得更优的位置控制性能。实验结果表明,系统响应2.5°和30°位置阶跃信号时,相比无轨迹规划定位策略,采用轨迹规划定位策略后位置响应超调量大大降低,系统进入2″误差带的调节时间分别降低了1.14 s和1.57 s。仿真和实验结果一致,基于近似最优指令整形方法的轨迹规划定位策略,可有效提高望远镜的定位性能。     

几何成像法在船-桥撞击测试中的应用

通过设计小车的尺寸、形状、撞击速度等撞击参数后,在不同情况下分别进行小车撞击桥墩的模型实验。采用摄像机记录船舶在撞击过程中空间位置的变化,运用MatLab软件对实验采集到的船舶运动图像进行数据分析处理,确定小车在整个撞击过程中的运动轨迹。同时在分别改变模型小车的质量、速度、重心位置、撞击角度后,对桥墩刚度进行实验,获取不同参数下的小车运行轨迹,并对各参数下的实验结果进行比较、分析,利用图像处理技术建立了确定物体运动轨迹系统的方法。     

高速列车头型设计方法研究

为保证我国高速列车头型设计的综合质量,提出一种高速列车头型设计方法。对高速列车头型设计的要点、设计策略和设计流程进行了论述。以3X型高速列车头型设计为例,对设计方法进行验证。实例表明:高速列车头型设计方法将技术、美学、文化和人因4要素作为一个系统在设计过程中加以考虑,能够有效提高高速列车头型设计的综合质量,具有可行性和实用性。     

榴弹爆炸过程的模拟分析

运用ANSYS程序对榴弹的爆炸过程进行了仿真.设定引信从榴弹上部引爆炸药,通过仿真实验可以清楚的看到榴弹的爆炸过程.选取了5个具有典型性质的单元,对典型单元爆炸过程中的应力、速度等物理量进行了分析.经分析可知,弹体中部压力变化较均匀,有利于形成均匀的破片,且榴弹中部破片的速度比头部和底部破片的速度大,起爆后100 μs时速度已达1400m/s;弹体底部易形成大块的破片,这是与实弹爆炸结果较一致.     

气囊缓冲飞行器模型着陆特性的试验研究

实验研究了两种飞行器模型的着陆特性.模型着陆应用气囊系统衰减着陆冲击载荷.实验模拟着陆的垂直速度为2～6m/sec,水平速度0～4m/sec,着陆姿态范围-19.5°～+19.5°,测定了飞行器模型的加速度和稳定性.结果表明,峰值加速度随垂直着陆速度的增加而增加,且舱体模型的加速度高于弹体模型的加速度,着陆姿态和水平速度对稳定性有显著的影响.     

2A12铝合金单层板对平头弹抗撞击特性研究

为研究2A12铝合金板的抗冲击特性,进行了平头弹体撞击6 mm厚度的铝合金板实验研究,撞击速度范围为120 m/s～330 m/s,分析弹体初始速度对靶板抗冲击性能的影响.由实验数据拟合得到弹体弹道极限和速度曲线,结果表明,随弹体初速的增大,靶板的能量吸收率先骤减后趋于稳定.靶板主要发生剪切冲塞破坏,并且靶板结构变形随...     

加加速度连续有界的PTP运动轨迹规划研究

针对SCARA机器人高速PTP运动时的轨迹跟随误差和力矩突变问题,提出两种关节空间加加速度连续有界的PTP运动轨迹规划方法。分别通过关节空间的九次多项式和三角函数两种形式进行PTP轨迹规划,保证规划的轨迹速度、加速度在限定范围内,加加速度值连续且有界。实验表明,相比较梯形速度曲线,三角函数和9次多项式的PTP轨迹规划分别将关节空间轨迹跟随误差降低了0.16°和0.33°,轨迹跟随的定位时间明显减小,关节驱动力矩的突变、振荡情况得到有效的改善。     

高速入水子弹气动发射架设计建模

研究了一种用于研究子弹在不同角度高速入水的气动发射架。主要从发射架结构构成、发射原理分析和计算机模拟等方面对发射架进行分析。建立了子弹发射过程的数学模型,选用Matlab软件对模型分析求解,得出了子弹速度的时域变化曲线。通过改变发射边界参数,对比得出各参数对子弹发射的影响。对子弹在不同角度下高速入水研究进行技术储备和参考,同时也为气动发射架的设计提供理论依据。     

某导弹水下发射过程中的强度研究

导弹水下发射时其弹体承受加速载荷、高气压载荷和热载荷,是弹体最恶劣的工况环境。文中建立导弹壳体的非稳态温度分布模型,结合发射管压强和温度场的变化情况,基于有限元方法,运用大型工程分析软件对弹体总体及分段进行高温瞬变温度场、瞬变压力场以及加速动载荷时的壳体应力、变形计算研究。分析计算结果与实验结果相吻合,验证方法的合理性和有效性。该方法理论明晰、操作方便,便于工程应用。     

弹体飞行模拟及姿态显示

为降低成本、提高准确度,仿真技术成为导弹飞行研究的重要方法。本文研究了导弹飞行轨迹及姿态的解算,对飞行导弹进行了力学分析与建模。在分析导弹飞行特点和姿态参数求解算法的基础上,动态模拟了垂直平面内弹体飞行轨迹,并实时显示了弹体的姿态。本文实现了实验室环境下对导弹飞行过程的描述,为导弹实际飞行研究提供了参考。     

2A12铝合金薄板抗叶片形弹体撞击的数值仿真研究

利用Abaqus有限元软件,建立叶片形弹体撞击2 mm厚的2A12铝合金薄板仿真模型,包括偏航撞击和斜撞击,其中偏航角度为0°～90°、斜撞击倾角为0°～60°,研究撞击角度对弹靶撞击过程、靶板弹道极限和靶板耗功的影响。仿真结果发现:偏航角度为0°时,靶板主要是剪切失效,伴随长条形冲塞和矩形扩孔;偏航角度为15°～60°时,靶板为延性扩孔失效,且扩孔面积随偏航角度增加而增加;偏航角度为75°～90°时,靶板为拉伸撕裂,破坏严重。斜撞击时靶板兼有冲塞失效和花瓣失效。靶板弹道极限随偏航角度增加而增大,靶板耗功与偏航角度和弹体撞击速度都有关。斜撞击时靶板耗功与倾角无关。     

陶瓷/纤维层间混杂复合材料弹体冲击过程的数值分析

为指导陶瓷/纤维层间混杂复合材料结构设计,基于ABAQUS/Explicit建立其弹体冲击数值模型,分析弹体速度、加速度、能量变化以及复合材料的应力分布和损伤过程,揭示抗冲击机理。结果表明:0～3μs弹体速度急剧下降,加速度急剧上升;0～14μs陶瓷阻止弹体,弹体能量损耗;随后,纤维对弹体起吸能作用,弹体速度平稳下降,加速度大幅度下降且处于波动状态。甲板上应力沿X、Y方向对称分布;0～14μs甲板出现纤维断裂和裂痕;20～25μs陶瓷板完全破损;30μs,甲板被击穿。     

基于参数自适应神经动力力学的轮式机器人轨迹跟踪控制

轮式机器人具有复杂多变的非线性、强耦合以及时变的动力学特点,采用传统的机器人轨迹跟踪控制容易产生较大的速度突变,导致机器人在控制过程中产生抖振现象,为此提出了一种基于参数自适应神经动力力学的轮式机器人轨迹跟踪控制方法。通过运动学分析并建立轮式机器人的位姿误差模型,采用神经动力学设计机器人轨迹跟踪控制器;分析比较不同参数取值与控制量之间的关系,设计了一种参数自适应方法进一步提高轨迹跟踪控制器的性能;最后,通过对所设计的控制方法进行了仿真实验。实验结果表明,所设计的控制方法能够保证机器人拥有较小的速度突变,在出现误差情况下能够以较快速度收敛,在轨迹跟踪上拥有较高的精度。     

基于ADAMS铰接式车辆转向行驶轨迹分析

针对铰接式车辆的铰接式转向系统长时间工作导致零件之间配合宽松,而在行驶过程中存在着"振摆现象",对车辆转向行驶轨迹进行分析。对车辆转向行驶过程的轨迹进行数学建模,以行驶的速度为输入量,转向角度为变化量,得到其在不同工况下的行驶轨迹的数学方程,方程中加入了由差速器等对速度造成的影响。基于ADAMS对铰接式车辆的行驶轨迹进行虚拟样机模拟仿真分析,建立了模拟路面模型以及轮胎模型。通过分析可知:车辆的安全转向行驶速度范围在(3-6)m/s,在这个速度范围内,车辆转向行驶的安全性更高,稳定性良好;仿真轨迹曲线和实际工况下轨迹吻合度相对较高,仿真结果可以作为设计参考。     

“双8字”无碳小车转向机构的参数化设计与仿真

为了提高无碳小车"双8字"运行轨迹重合度和个数,对无碳小车转向机构在特殊位置下进行了参数化设计。结合SolidWorks中的Motion分析对小车进行运动仿真,并讨论参数变化对轨迹的影响。通过实验结果和理论设计分析和对比,证明了该转向机构设计的合理性。     

平头弹撞击角度对2A12-T4铝合金板失效特性影响的数值模拟

利用有限元软件ABAQUS建立模拟模型,开展38CrSi钢弹体撞击2A12-T4铝合金板数值模拟研究,分析撞击过程中弹体撞击角度对弹道姿态及靶体失效特性的影响。基于数值仿真和实验结果,分析靶体的失效特性,确立不同撞击条件下靶体主要失效模式的转变规律,以及由此对靶体抗撞击性能的影响。研究结果表明：弹体的弹道极限速度随其撞击角度的增大先减小后增大,弹道极限速度在撞击角度约为15°时达到最小值;弹体撞击角度对靶体失效模式存在很大影响,随着弹体撞击角度的增大,靶体主要失效模式由剪切破坏逐渐过渡到撕裂破坏,靶体的撕裂程度不断加剧;弹体初始撞击角度和速度对其在撞击过程中的弹道姿态存在影响,在弹道极限速度附近表现尤为显著。     

基于伴随方法的高速列车头型气动优化

为改善高速列车明线运行时的气动性能,基于伴随方法和径向基函数网格变形技术,开展高速列车头型气动优化设计。采用径向基函数网格变形技术,避免列车头型优化过程中的网格重复生成,提高头型优化的效率。通过伴随方法求解目标函数对列车头型的敏感度,无须定义任何的头型设计变量,避免人为指定设计变量对优化结果的影响。将网格变形技术、伴随方法及计算流体动力学（Computational fluid dynamic,CFD）方法相结合,构建高速列车头型优化设计流程,选取整车气动阻力和尾车气动升力为优化目标,对高速列车头型进行多目标气动优化设计。结果表明：伴随方法可以有效地应用于高速列车的头型优化;优化后,在满足约束条件的情况下,列车的整车气动阻力减小2.83%,尾车气动升力减小25.86%;气动阻力减小主要位于头尾车流线型部位,中间车和头尾车车体气动阻力基本保持不变;尾车气动升力减小主要位于流线型部位,尾车车体向下的升力绝对值也有所减小。