多管火箭炮不同方向角发射动力学仿真分析

多管火箭炮在打击固定目标时,车体停放方位不同,瞄准时的方向角也不同。为提高射击密集度,研究火箭炮在不同方向角下的发射性能。在Adams中建立多管火箭炮的发射动力学模型,分别仿真方向角为0°、20°、40°、60°的发射过程,根据动力学仿真获得的数据计算火箭弹的初始扰动中间偏差。对比分析不同方向角下的仿真和计算结果可知,方向角增大时,定向器管口振动和火箭弹初始扰动中间偏差均变小,火箭炮可获得更好的射击密集度。     

多管火箭炮密集度仿真分析

为分析多管火箭炮射击密集度、减小密集度试验用弹量,对其密集度进行仿真研究。建立了多管火箭炮动力学模型,仿真获得定向器角速度、线速度、角位移响应;基于火箭弹半约束期运动模型,计算火箭弹的起始扰动;建立火箭炮外弹道方程,结合蒙特卡洛模拟技术和龙格一库塔法,求解外弹道方程,得到n组火箭弹落点坐标,采用数理统计的方法得到多管火箭炮密集度估计值。通过与设计指标对比,密集度估计值与设计值符合良好,验证了仿真方法的正确性。     

减小多管火箭炮射击时定向器振动的研究

为减小多管火箭炮射击时定向器的振动,以减小火箭弹的初始扰动和提高射击密集度,根据其振动特性,提出了在高低机两侧分别设置高低锁杆的技术方案。运用Abaqus软件生成高低锁杆的柔性体文件,导入Adams中建立全炮的刚柔耦合动力学模型。根据有锁杆和无锁杆模型的仿真结果,计算并对比振动的平均峰值和显著衰减时间,验证方案的减振效果。研究表明该方案可有效减小定向器的振动,对多管火箭炮的设计具有重要参考价值。     

闭锁力对火箭弹发射的影响研究

为研究闭锁力对火箭弹发射的影响,采用发射动力学仿真的方法,在Adams中建立火箭炮的动力学模型,分别仿真不同闭锁力下火箭弹的发射过程,得到火箭弹速度、转速和角位移等曲线。根据仿真结果,分析闭锁力对火箭弹初始扰动和射击密集度的影响。研究结果表明,闭锁力对火箭弹炮口速度和炮口转速影响微弱,是引起初始扰动的主要因素,在满足闭锁性能要求的情况下应尽可能减小。     

某迫击炮身管结构优化分析

考虑采用新型工艺后材料最大弹性极限,研究了某迫击炮身管壁厚减薄的结构优化方法。首先,采用有限元方法进行静态分析,通过三维软件 UG建立了身管实体模型。对身管结构进行合理简化后,导入到 ANSYS中进行膛压分析计算,得到了身管不同位置管壁所受应力随壁厚减薄的变化曲线。综合分析各种壁厚减薄方案,得到了身管承载性能最优的方案,并采用流固耦合动态响应加以验证。结果表明,静态分析结果较动态分析结果更接近真实受力状况。最终,迫击炮身管结构重量经仿真优化后可减轻13%,因而,该身管轻量化方法有效而可靠。     

多管火箭炮射击精度总体设计方法研究

多管火箭炮射击精度设计方法是获得多管火箭系统高射击精度的关键技术。为解决长期制约多管火箭系统发展的射击精度设计方法国际难题,从准确快速描述多管火箭系统动力学规律入手,通过理论、计算、试验三大方面连续20多年的系统深入研究,引入多体系统传递矩阵法这一多体系统动力学新方法,结合现代计算机技术,构建了多管火箭系统动力学可视化仿真与设计软件和多管火箭系统射击精度数据库,据此首次制定了我国首个多管火箭炮射击精度总体设计方法兵器行业标准和国家军用标准,包括:多管火箭炮射击精度设计原理与流程、模型设计、动力学仿真与优化、虚拟样机总体设计方案及其虚拟试验结果、虚拟试验结果的物理试验验证、多管火箭炮射击精度总体设计方案。这些为多管火箭系统射击精度设计提供了理论依据、技术手段与技术标准,为其他武器系统和其他复杂机械系统动力学设计提供了借鉴。给出了本方法用于我国兵器、船舶、航空、航天工业行业多种多管火箭系统射击精度设计重大工程实践,大幅提升多管火箭炮射击精度设计水平从而大幅提高多种多管火箭系统射击精度的部分实例。     

某迫击炮身管结构优化分析（英文）

考虑采用新型工艺后材料最大弹性极限,研究了某迫击炮身管壁厚减薄的结构优化方法。首先,采用有限元方法进行静态分析,通过三维软件UG建立了身管实体模型。对身管结构进行合理简化后,导入到ANSYS中进行膛压分析计算,得到了身管不同位置管壁所受应力随壁厚减薄的变化曲线。综合分析各种壁厚减薄方案,得到了身管承载性能最优的方案,并采用流固耦合动态响应加以验证。结果表明,静态分析结果较动态分析结果更接近真实受力状况。最终,迫击炮身管结构重量经仿真优化后可减轻13%,因而,该身管轻量化方法有效而可靠。     

多管火箭炮伺服随动系统设计及仿真

以某多管火箭炮伺服随动系统为背景,建立了系统的数学模型。为满足系统高速高精度的位置控制,设计了复合模糊PID控制器。仿真结果表明该方法可以有效地提高火箭炮的自适应能力和鲁棒性,保证了目标跟踪精度。     

基于ABAQUS的自紧身管应力仿真

目前高膛压火炮普遍采用自紧身管，自紧身管强度分析涉及制造时、制造后和射击时工况，应力分布十分复杂，为此借助ABAQUS软件基于mises屈服准则对确定的自紧身管截面进行了详细的应力仿真分析，包括弹性变形应力分布、自紧身管应力分布、变形硬化和反向屈服对自紧身管应力分布的影响。仿真表明，自紧身管制造后由于主应力顺序发生变化导致mises应力曲线变化十分复杂；向上的变形硬化会减小屈服区域，增大mises应力峰值；反向屈服通常出现在壁厚较大、自紧度较大的自紧身管中，其会导致管壁内应力分布更加复杂，但不会增加强度。由于我国自紧身管理论采用treca屈服准则，该研究有助于深化对自紧身管强度理论的认识。     

基于数值仿真的某型火炮身管设计压力曲线系统分析

火炮身管设计压力曲线给出火炮发射过程中身管各截面承受的最大压力,是设计身管壁厚的依据。高低温压力法只考虑了装药温度变化对膛压的影响,从系统的角度考虑,装药质量、药室增长量、弹丸质量变化也会对膛压造成影响。通过对某型火炮内弹道模型进行数值仿真,分析上述因素变化对膛压和身管设计压力曲线的影响,并给出了各因素综合作用下的身管设计压力曲线。研究表明,装药质量、装药温度和药室增长量变化均对膛压有较大影响;装药质量和装药温度直接影响身管设计压力曲线的组成。     

超大型立式潜水泵吊管的设计

立式潜水泵机组依靠吊管承重直接下到泵井进行排水,吊管承受水压、潜水泵机组自重和水锤力载荷,受力大。论文不仅对吊管建立受拉压组合的力学模型,利用三向应力对吊管壁厚进行计算,而且考虑了吊管制造负偏差和腐蚀厚度。     

火箭炮定向器加装尾喷管提高初速技术研究

针对目前火箭炮弹丸初速低、散布较大等问题,提出了通过在火箭炮管式定向器上加装尾喷管来提高火箭弹初速的技术方案,达到提高火箭弹的抗干扰能力、提高射击精度、增加射程的目的。并对相关技术难点进行了理论分析,通过理论分析证明了其技术可行性。     

基于动网格的火箭炮三维流场数值模拟与分析

在火箭炮发射过程中,燃气射流对发射箱体的冲击流场非常复杂,精确计算火箭炮对箱体的冲击流场比较困难。根据火箭炮结构,简化出单管三维非定常流动模型。实体建模时,采用动网格技术模拟火箭弹的运动。通过流体动力学软件对三维流场进行数值模拟,计算出火箭炮流场分布。     

基于等强度的导管架平台管节点结构优化研究

以某船舶公司设计的典型TDK型管节点为研究对象,根据等强度理论推导出撑管在等强度条件下的壁厚函数,使撑管截面尺寸的变化与内应力变化相适应。利用ANSYS软件对其进行计算验证并对比分析,其结果表明,由该壁厚函数所确定的撑管满足等强度设计,其结构质量减轻了17.8%。     

蒸汽发生器管子管板液压胀保压时间数值模拟

第三代AP1000核岛主设备蒸汽发生器管子直径更小、管板厚度更厚、管子排列更密集、管子管板全长度液压胀管难度更大。采用ANSYS软件模拟蒸汽发生器管子与管板液压胀管的方法,着重用瞬态分析方法研究胀管压力和保压时间对接触压应力的影响,从而确定使接触压应力最大的平衡点。     

导热塑料盘管蓄冰槽外融冰取冷动态特性实验

在名义蓄冷量为63．3kW的导热塑料盘管蓄冰槽实验台上研究了外融冰取冷的动态过程,在给定取冷强度下,分别考察了取冷进出口模式、鼓气扰动、初始蓄冰量、取冷水流量变化等因素对蓄冰槽融冰性能的影响,为设计同时具有高蓄冰率和低出水温度的蓄冰槽提供厂参考。     

复合材料火箭炮定向器结构优化

复合材料在火箭炮定向管中的应用有利于减小结构质量,提高火箭炮战术技术性能。以某火箭炮的定向器为研究对象,建立了定向器的有限元模型,以第一阶模态固有频率为目标函数,以原有质量不变为约束条件,利用Hyper Works对复合材料进行优化。优化内容包括复合材料铺层角度和铺层厚度。     

基于Fluent三氯氢硅流化床换热管的数值模拟

在三氯氢硅流化床反应器中,温度对于产物三氯氢硅转化率有着至关重要的影响,而U型换热管是影响床内温度的关键内构件。为了增强三氯氢硅流化床中床体内部流体和换热管换热效果,保持床体内温度与压力均匀分布,设计了一种U型换热管束内外表面结构为螺旋肋结构。运用Fluent19.0软件对初始光滑管和螺旋肋管进行数值模拟对比,并通过换热管内的温度和压力等方面探讨引入螺旋内肋条结构后实现换热性能强化的内在机制及程度。计算结果表明：螺旋肋管相较于光滑管,其压降损失更小,压力分布更加均匀;对比两管管道内部以及出口处温度,肋管外壁与床内流体换热的面积更大,且肋管壳温度为205℃,光滑管壳温度为150℃,其表明螺旋肋管更能使内外流体交换热量,换热效果更好。     

基于混合神经遗传算法的扩胀管吸能特性预测

由于结构参数对吸能元件的吸能特性具有重要影响,将填充了泡沫铝的扩胀管与混合神经遗传算法相结合,对不同结构参数下扩胀管吸能特性进行分析预测。首先,基于泡沫铝填充机理设计出泡沫铝填充的扩胀式吸能装置,并建立有限元模型;然后利用非线性有限元软件LS-DYNA对不同参数变化情况下的扩胀管进行准静态轴向碰撞仿真;最后将胀管壁厚、诱导锥角、泡沫铝密度作为BP神经网络输入,扩胀管吸能特性参数作为网络输出,利用遗传算法优化网络权重和阈值,建立3层BP神经网络预测模型,经样本数据训练得到合适的网络。研究结果表明,网络预测值与期望值很接近,平均压溃载荷的误差值为3.02%,比吸能的误差值为4.82%,压缩力效率的误差值为0.92%,说明了该网络模型能够有效地预测扩胀管的吸能特性,并具有较高的精确度。     

A6061薄壁圆锥管轴向压缩性能的数值分析和理论研究

采用LS-DYNA软件对锥倾角0°~40°、壁厚1 ~2.5 mm的A6061圆锥管进行轴向压缩仿真,研究锥倾角和壁厚对圆锥管吸能特性和变形规律的影响;基于Mamalis圆锥管瞬时载荷压溃模型,提出大范围锥倾角（15°~40°）瞬时载荷修正公式。研究结果表明：变形模式的临界角为15°,当锥倾角小于等于15°时,变形模式为堆叠模式,当锥倾角大于15°时,变形模式转变为嵌套模式;平均载荷与比吸能均随着锥倾角的增大缓慢减小,而初始峰值载荷则大幅度减小;随着壁厚增大,压溃模式由钻石模式转变为环形对称模式,平均载荷、初始峰值载荷和比吸能均增大。基于仿真结果,采用皮尔逊相关系数分析法修正了Mamalis瞬时载荷公式,修正值与仿真值的最大误差小于10%,通过试验验证了修正公式的准确性。修正公式为揭示大范围锥倾角薄壁管压溃机理提供了理论依据。