基于数字图像相关原理的埋头弹程序燃烧特性试验研究

为分析埋头弹的装药程序燃烧特性和上膛挤进运动特性,对埋头弹两级点火发射过程进行试验研究。设计并建立程序燃烧特性试验系统,采用高速摄像系统获得各组弹丸的运动图像序列。基于数字图像相关原理,对各组图像序列进行定性和定量分析,对回收的弹带刻槽形貌分析测量,获得一级点火的弹丸运动特性,两级点火的程序燃烧特性以及弹带刻槽形貌特性。研究结果表明：速燃点火药的质量直接影响一级点火弹丸上膛性能,质量增加时弹丸上膛时间显著缩短,上膛速度大幅提高;可燃导向筒过早的破碎会导致上膛速度大幅增加,使弹带刻槽形貌非常恶劣,不能可靠密封弹后火药燃气和可靠导转弹丸运动,影响内弹道性能和弹丸的膛内运动姿态;需要对速燃点火药与可燃导向筒进行合理的匹配设计,保证可燃导向筒的破碎时机处于可控范围,从而实现理想的两级点火和程序燃烧设计目标。     

某车载榴弹炮车身在炮口冲击波作用下动态响应分析

以炮口三维非定常冲击波流场的计算结果为结构的动态载荷,针对车身结构的一种极限射角状态,用有限单元法分析了结构的模态,用直接积分法分析了结构动态响应,得到了结构的应力、变形以及冲击破坏情况.计算结果与实验数据相吻合,结果显示车身结构整体设计合理,局部应给予加强,这些为结构的进一步改进提供了理论依据.     

压缩机曲轴机体耦合动力学研究

结合多体动力学和有限元方法，对大型往复（迷宫）压缩机曲轴机体的动态特性进行了分析，建立了压缩机曲轴轴系与机体动力学分析模型。分析得出了压缩机机体动态特性分析最主要的激励——主轴承反力和活塞导向轴承反力，并在这些激励力作用下计算该机体的振动响应，得到了机体各节点的振动位移、速度和加速度，从而为压缩机的低噪声设计提供依据。     

考虑区间不确定性的某弹丸提升装置参数优化

针对某自动装填系统弹丸提升装置在使用过程中出现的性能下降问题,提出一种考虑区间不确定性的提升装置参数优化方法。基于动力学分析软件ADAMS建立提升装置的机电液耦合模型,将液压系统参数和摩擦系数作为区间不确定量,利用区间数序关系将构件载荷及其波动区间最小转化为确定性优化目标。采用拉丁超立方抽样(LHS)技术进行抽样仿真,基于径向基函数(RBF)神经网络方法构建了提升装置的近似模型,大大提高了优化求解效率。基于多岛遗传算法和序列二次规划法的双层嵌套优化方法求得系统的鲁棒解,仿真结果与试验结果均验证了该方法在解决自动装填系统等复杂问题中的有效性和适用性。     

膛口装置对双联自动机弹丸飞行姿态影响研究

为研究双自动机并联发射时膛口气流对弹丸出膛口后飞行姿态的影响,设计了新型炮口装置.对某双自动机并联发射时膛口流场进行数值模拟,结合膛口流场模拟结果分析了带炮口装置前后膛口流场对弹丸出膛口后运动姿态的影响.未装炮口装置时因膛口流场影响弹丸产生的偏移速度为2.586 m/s,安装新型炮口装置后弹丸偏移速度为1.564 m/s.新膛口装置可显著减小膛口气流对弹丸出膛口后运动姿态的影响,有利于提高武器系统的射击精度.     

火箭发动机复合材料壳体爆破压力的计算

根据火箭发动机复合材料壳体的缠绕特点，假定壳体是由宏观上一组正交异性单元一层接一层缠绕制成，由此建立了壳体内三维应力场的分布公式。根据Ｔｓａｉ－Ｗｕ强度准则，采用单层模量退化的方法，计算获得了火箭发动机复合材料壳体的爆破压力。计算结果与实验结果较一致。     

弹丸卡膛规律影响因素分析

为了研究弹丸卡膛参数对弹丸膛内运动初始条件的影响,对中大口径火炮弹丸卡膛过程进行分析。利用显式动力学有限元数值模拟方法对新型155 mm火炮弹带惯性卡膛过程进行了分析研究,综合考虑不同的卡膛速度、摩擦系数、身管仰角、初始卡膛姿态角、弹炮间隙对卡膛深度、卡膛力以及卡膛姿态的影响,得到了各个因素对卡膛结果的影响规律,其中卡膛速度、摩擦系数对卡膛深度和卡膛力有较大影响,而身管仰角和初始卡膛姿态角对卡膛姿态起到了较大的作用,弹炮间隙则对3个卡膛结果都有明显的影响,这些结论为弹药装填机的设计和揭示弹丸膛内运动规律提供参数依据。     

具有参数区间不确定的协调器保性能优化

为了解决协调器优化设计中的不足,提出了基于参数区间不确定分析的保性能优化方法。该方法考虑工程设计中关键尺寸或材料参数变化的区间性,通过将参数区间变化从参数变差空间映射到目标和约束空间,得到的目标和约束性能退化估计作为原优化问题的附加约束,形成外层、内层的优化结构。某火炮协调器的优化结果证明了该方法在解决具有参数区间不确定的复杂工程优化问题上的有效性。     

火炮模块药输送伺服系统自适应模糊滑模控制

针对火炮模块药输送伺服系统传动过程中存在参数时变和抖振等问题,设计了一种带有积分滑模函数的自适应模糊滑模控制器。采用自适应方法对系统时变参数进行估计,减小不确定部分对控制系统的影响。引入新型饱和函数代替传统切换函数,保证整个切换过程连续、平滑过渡;采用模糊自适应算法对切换系数在线调整,提高系统的鲁棒性能,进一步抑制切换过程中的抖振。实验结果表明,火炮模块药输送伺服系统在空载、半载和满载3种情况下均具有良好的位置跟踪性能,满足性能指标要求,提出的自适应模糊滑模控制算法能够克服负载变化对系统控制精度的影响。     

叶片受软体和硬体外物撞击的损伤分析

针对发动机叶片常遭受外物的撞击损伤,不同材料的外物的撞击损伤存在着差别。从能量守恒和基本水动力学的角度分析了软体和硬体撞击叶片时的不同的撞击载荷模型。通过在LS-DYNA中就软体（以明胶为例）和硬体（以砂石为例）外物对叶片的撞击损伤过程进行了数值仿真分析。结果表明：在相同的初始撞击能量、相同的撞击速度及相同的撞击入射角度下,砂石撞击叶片时的撞击接触力幅值较大,但持续时间较明胶撞击时的要短,在撞击瞬间砂石和叶片获得最大的应变能。撞击过程中,由于明胶发生了流变,其对叶片产生的局部损伤比砂石要小。