火炮振动分析与多体系统模型研究

研究火炮振动对于提高射击精度有重要意义. 冲击激励的特殊性和机械系统的复杂性,使火炮振动成为长期关注的经典问题,建立逼近火炮真实运动状态的动力学模型、分析掌握各种冲击作用下的振动特性,是火炮振动的核心研究分支. 本文在发展多刚体与多柔体系统动力学理论的基础上,研究了火炮动力学的 Lagrange 方程及 Guass 变分建模方法,并由其建立了火炮振动的刚性、刚柔耦合多体系统模型; 针对案例分别研究了火炮系统的冲击响应规律及固有振动特性,获得了火炮振动与其结构参数的内在联系. 研究结果对于改善火炮的振动性能、提高射击精度,具有理论指导意义和工程应用价值.     

运动激励下身管动力学特性研究

身管振动是影响火炮射击精度的重要因素,针对弹丸膛内高速运动冲击下的身管振动问题,建立了移动弹丸作用下身管的横向振动模型,导出了无质偏弹丸激励下的动力学方程,并采用分离变量法求解了身管振动的动力学响应;对不同弹速激励下的身管振动响应进行了数值仿真,讨论了弹丸运动速度与炮口振动幅度的变化规律;研究结果表明:欲抑制火炮发射时的炮口振动,弹丸膛内的运动速度应尽量取得大些;建立的模型与采用的分析方法,亦可用于电磁轨道炮的动力学研究。     

舰炮振动的刚柔耦合动力学分析

为研究舰炮射击过程中的振动特性,基于柔性多体动力学理论,采用第二类拉格朗日方法,建立了舰炮刚柔耦合多体动力学模型,推导了封闭形式的动力学方程表达式,给出了各种主要外力的处理方法,结合相关实验参数进行了数值仿真.仿真结果表明,考虑身管柔性变形的动力学模型与纯刚性模型相比更贴近于舰炮实际的发射情况;身管柔性变形影响弹丸飞出炮口的初始扰动,进而影响舰炮射击精度.该研究对于改善舰炮振动性能和提高射击精度具有参考价值.     

考虑惯性效应的移动弹丸作用下身管振动特性

为研究火炮发射过程中弹丸激励下的身管振动特性,建立了弹丸膛内运动冲击作用下考虑其惯性效应的身管横向振动方程,采用小参数解法,给出了方程级数形式的解析解.针对弹丸有、无质偏2种工况,对不同运动参数下身管的振动特性进行了数值仿真.讨论了不同运动参数对炮口处的振动影响规律,并给出了定量分析结果,探究了弹丸连发激励下的炮口振动...     

模糊信息融合在舰炮随动系统故障诊断中的应用

传统的舰炮随动系统故障诊断方法主要依靠单一传感器采集故障信息,其反映的故障特征具有模糊性与不确定性。选用模糊信息融合理论可以有效地克服这一缺点,因此应用于舰炮随动系统的故障诊断是十分必要的。通过选定某弱信号放大电路,建立故障诊断隶属度函数,并运用模糊信息融合原理对实验中得到的数据进行分析,得出了比单一传感器故障诊断更加准确的结果。该方法能有效提高舰炮随动系统的故障诊断精度,亦可应用于其他随动系统的故障诊断中。     

基于受控Lorenz系统的微弱脉冲信号检测

利用Lorenz系统的参数非共振激励混沌抑制原理，实现强噪声背景下微弱周期脉冲信号的检测．将频率远大于系统特征频率的脉冲信号作为系统内置激励信号，根据平均法和重整化方法得到受控Lorenz系统与原系统的参数等效关系，并确定使系统由混沌状态突变为周期状态的检测参数临界值．仿真结果表明此系统可以达到较低的信噪比工作下限．此方法可根据理论分析结果预测参数临界值范围，检测方式简便易行，适于在目标探测和故障诊断领域推广应用．     

火炮身管固有频率估算方法研究

基于Eular-Bemoulli梁理论建立了火炮身管固有振动方程,给出了身管后坐、未后坐两种工况下固有频率的估算模型与矩阵表达式,并以某型常规火炮(小口径)为例进行了固有频率估算.估算结果表明,计算方法简便、实用,既避免了有限元法繁琐、复杂的计算过程,又保证了一定的计算精度,可粗略满足工程需求.同时,计算模型灵活、通用,可适用于多类火炮及相关装备的固有频率估算.     

高斯最小拘束原理在火炮振动分析中的应用

基于高斯最小拘束原理,建立了火炮系统的多体动力学模型,推导了封闭式的动力学方程解析式,给出了各种主要外力的处理方法.根据该动力学方程,结合相关实验参数,进行了火炮射击过程的数值仿真和振动分析,研究并确定了影响炮口振动的主要因素以及火炮系统的固有振动频率.计算模型、处理方法及仿真结果对于改善火炮的振动性能和提高射击精度具有指导意义.     

基于粒子群算法的水下夹芯复合材料声学性能优化分析

基于粒子群演化算法理论,编写了粒子群优化计算程序,运用基准测试函数验证了优化程序的准确性。利用夹芯复合材料空腔谐振声学特性试验样本,分别建立了空气背衬和水背衬条件下的优化分析模型,进行了声学性能优化分析,确定了最优空腔个数和体积。在此基础上,利用夹芯复合微穿孔吸声材料声学特性试样样本,建立模型进行了优化分析,综合权衡了设计参数对声学特性的影响,确定了最佳共振频率和吸声带宽对应的参数范围。     

舰船装备海上维修对表面工程技术的需求

为提升舰船装备海上维修能力,采用任务能力分解方法,开展了表面工程技术在海上维修中的应用研究。在对现阶段装备维修中广泛采用的表面工程新技术详细分析的基础上,围绕舰船装备海上维修过程中存在的备件精确化保障难度大、经费支撑有限、伴随维修保障能力亟待提高等诸多问题,开展舰船装备海上维修的表面工程技术需求分析及案例研究工作。分析研究表明:传统的"前换后修"维修模式不足以完全满足舰船装备的海上维修需求,在远洋舰船编队(或本船)的维修设备配置中选配基于表面工程新技术的先进维修设备能够实现装备零部件的现场快速修复及成形再制造,有效解决海上维修面临的备件携行空间有限、经费不足、筹措困难等难题,是强化舰员级维修能力、提升海上伴随维修保障能力的一项重要手段。