利用构建的磁爆加载实验平台,对脉冲磁动力与电爆炸耦合效应作用下薄壁金属管的冲击变形进行了研究,获得了加载过程的强流放电波形,以及不同结构和材料薄壁金属管的冲击变形。结果表明:以脉冲电容器组为能源时,RLC 电路过程能较好地反映加载时的强流放电特性;相同结构薄壁金属管的冲击变形主要受加载方式的影响,加载过程产生的焦耳热使材料显著升温,更易于变形,但高温将导致材料气化,无法形成磁聚毁伤元;磁聚毁伤元不宜采用低熔点或低延展性材料,相比铝材,紫铜更优,而截锥管比圆管结构更易于控制形成磁聚毁伤元。
基于动力响应一致的原则,提出了将混凝土板所遭受的爆炸载荷等效为无升压时间的 三角形均布载荷的方法。采用量纲分析将混凝土板的最大动量及其达到时间作为等效参数,得到 了其在爆炸作用下的等效载荷超压峰值和持续时间与炸药当量和爆距之间的无量纲经验关系式。 通过对一定无量纲范围内不同工况计算结果的拟合,确定了经验表达式中的常数。最后,采用数值 方法对等效载荷和实际爆炸作用下混凝土板的动力响应数值分析结果进行比较,验证了该等效方 法的有效性。
为消除火炮膛内残余燃气的可燃性,采用在膛内添加CO2 气瓶的方法,通过燃气组成模 型计算得到发射药燃气中可燃气体含量,理论计算得到开闩时能够将膛内残余燃气降至不可燃时 所需添加的CO2 质量范围。对所得CO2 的质量范围结合气瓶和实际应用条件进行理论可行性分 析和实验验证,结果表明:装有所得质量范围CO2 的气瓶在膛内能够正常开启并放气完全,能有效 消除膛内残余燃气可燃性,且消除残余燃气的效果随CO2 添加量的增加而越发显著,在实际应用 中应以计算所得最大CO2 质量作为实际添加量。
通过万能材料试验机、扭转试验机、霍普金森拉杆和Taylor 撞击实验研究高强铝合金 2A12 在常温至250 益的准静态、动态本构关系和失效模型。基于实验结果,修改了Johnson-Cook 强度模型中的应变强化项以及Johnson-Cook 失效模型中的温度软化项,并结合数值仿真得到了模 型参数。实验结果表明,2A12 铝合金的应变强化效应和温度软化效应显著,而应变率硬化效应不 显著;失效应变随温度的增加、应力三轴度的减小和应变率的增加而增加。
采用炸药平面透镜爆轰加载及空气与隔板综合衰减技术,建立基于锰铜压阻传感器的 一维拉格朗日实验分析系统,得到了3 种加载压力下两种颗粒度PBXC03 炸药冲击起爆不同拉格 朗日位置的压力历史,以及加载压力对炸药冲击起爆过程的影响规律。采用DYNA2D 程序,对两 种颗粒度PBXC03 炸药的冲击起爆过程进行数值模拟,计算结果与实验结果趋势一致。结果均表 明:加载压力减小,炸药中前导冲击波速度增长变慢,压力增长变缓,炸药的到爆轰距离增加。数值 模拟得到的两种颗粒度PBXC03 炸药起爆压力和到爆轰距离的关系与文献[15] 的POP 图曲线吻 合较好,验证了文献[14]建立的PBX 炸药冲击起爆细观反应速率模型的合理性。
某自动武器定型试验实弹射击累计523 发时,静检发现闩体出现约1 mm 深裂纹,为了 判定损伤闩体剩余寿命是否满足使用要求,应用解析与数值模拟方法,对闩体裂纹形成阶段的寿命 和扩展阶段的寿命进行了分析计算。结果表明,在常温正装药条件下,考虑闩体实际加工表面粗糙 度对疲劳寿命的影响,计算总体寿命不小于1 650 发,可满足闩体的设计要求。同时,对闩体疲劳 裂纹形成的影响因素进行了分析,根据分析计算结果,采取了减小闩体局部表面粗糙度措施,使该 火炮闩体寿命提高到1 800 发以上。
为了解决螺旋桨空化噪声的连续谱及其调制谱特性的建模与仿真问题,在对空化噪声 连续谱理论研究和实验分析的基础上,依据各空泡的崩溃时刻的随机性和准周期性及其辐射噪声 的波形结构,分4 种情况分别对各空泡辐射噪声的合成功率谱进行了理论分析,并进行了仿真验 证,提出了空化噪声连续谱的时域蒙特卡罗仿真模型;结合螺旋桨空化噪声时变特性的物理机理, 提出了螺旋桨空化噪声调制波形仿真算法。理论分析和仿真结果表明,螺旋桨空化噪声调制特性 频域不均匀性本质是空化噪声连续谱形状的不稳定性造成的。
水下航行体在高速转弯时,由于俯仰、偏航和横滚3 个通道间存在较大的耦合,以及水 下海流的不确定性干扰等因素的影响,水下航行体的姿态控制难度较大,传统控制技术无法达到控 制目的。为了解决水下航行体姿态解耦控制的难题,通过水下航行体旋转动力学方程构建了水下 航行体姿态运动子系统状态方程,并应用变结构控制策略设计了水下航行体姿态控制器,理论推导 和仿真表明:所设计的控制器能够使得水下航行体姿态角稳定地跟踪指令航向角,并对海流干扰具 有强鲁棒性,实现了水下航行体姿态子系统间的解耦控制。
水下高速目标对转螺旋桨常工作在空化状态,其噪声线谱由前后桨相互作用及前后桨 与船舶尾流场的相互作用引起。通过Goldstein 的声相似方程,将空泡看作螺旋桨的一部分,对空 化条件下水下对转螺旋桨的线谱频率进行了理论预报。推导出了远场条件下单极子源性质的声源 所产生的声压表达式,得到了其线谱预报频率。利用Schnerr-sauer 空化模型及RNG k-着湍流模型, 并采用动网格模型对对转螺旋桨进行空化数值模拟。结果表明:预报的DTMB4381 螺旋桨空泡形 态与公开发表实验及数值模拟结果吻合度较好。利用该方法得到的对转螺旋桨空化线谱频率与理 论预报结果完全吻合。
舰船水润滑橡胶尾轴承的橡胶层在受载时极易产生弹性变形,使轴承与轴颈间水楔的 形状发生变化,影响摩擦副的摩擦性能。橡胶层变形量的主要影响因素为橡胶层的硬度及厚度。 针对这两个因素,在尾管轴承实验台架SSB-100 上进行了试块实验,测定了各种工况下的摩擦系 数,并对实验结果进行了双因素有交互作用的方差分析。结果显示:橡胶层的厚度、硬度及其交互 作用对试块摩擦性能的影响中,以橡胶层的厚度最为显著,硬度次之,厚度和硬度的交互作用再次 之。设计时应优先保证橡胶层厚度值。
为了定量研究电弧喷涂修复后曲轴的疲劳寿命,对具有3Cr13 涂层的48MnV 材料进行 了拉伸实验,利用Baumel Jr. 和Seeger 提出的方法估算了该材料的循环疲劳特性参数,并将其应用 到电弧喷涂后修复曲轴的疲劳寿命评估计算中。通过动态仿真获取各连杆颈上的载荷,将其作为 曲轴的载荷,同时利用弹簧单元对主轴颈处的弹性支撑实际状况进行了模拟,相邻拐影响作为边界 条件,进行了有限元分析模拟。利用多轴损伤模型并分别采用正应变法、SWT-Bannantine、剪应变 法、Fatemi-Socie 法对曲轴的寿命进行了计算。对新的曲轴分别进行500 h、1 000 h、3 000 h 发动机 台架强化实验,然后将强化实验后的曲轴截成单拐并进行了单拐疲劳实验。实验结果与计算结果 吻合。
针对先进战机多波束干扰系统同时干扰多部雷达时的资源管理问题,采用多属性决策 方法建立了战机电子对抗系统威胁等级评估模型,并与神经元模型相结合建立了干扰任务请求模 型;针对干扰资源的限制,对目标雷达进行分类,当需要且能够干扰的雷达数目超出干扰波束数目 时,建立了干扰任务整合模型,并采用C-means 算法对模型进行求解;最后提出了多波束干扰系统 同时干扰多部雷达时的资源管理算法。对目标进行分类和对干扰任务进行整合可以提高多波束干 扰系统的效率,提升干扰系统的智能化水平。
针对多无人机协同任务决策问题,提出了一种考虑目标重要性和无人机任务信任度两 种因素的任务决策方法。该方法由基于改进的模糊物元目标重要性评估和基于历史任务的无人机 任务信任度评估两部分组成。前者通过改进物元结构,引入统一隶属度函数以及主观影响因子,提 出了改进的模糊物元目标重要性评估方法。后者以无人机历史任务数据为基础,构建了多无人机 信任网络模型,给出了直接信任度、间接信任度和通过信息熵理论计算总信任度的计算方法。由二 者的评估结果,可得到当前时刻的多无人机协同任务决策。仿真结果表明,提出的任务决策方法实 时性强,能够满足无人机任务决策需求,具有一定的可行性。
经典实验设计方法可处理的实验因子有限,不能满足武器系统论证仿真实验因素多、实 验方案海量性的需要。提出通过思维导图引入专家领域知识进行仿真实验的辅助设计,并利用本 体论的方法分别对思维导图和仿真实验进行了形式化描述,建立了从思维导图到计算机仿真实验 方案的映射,实现了基于思维导图的仿真实验方案自动生成。最后结合陆军数字化部队作战效能 分析问题,利用思维导图进行了仿真实验方案的设计,研究证明采用思维导图引入专家领域知识可 有效降低武器系统仿真实验设计的复杂性。
信号处理与特征参数提取是实现发动机故障诊断的关键。针对传统小波和形态小波的 缺陷,提出一种自适应形态梯度提升小波变换(AMGLW)。该方法采用信号的局部梯度作为判断 信号奇异性的度量指标,在信号突变处采用提出的形态梯度提升算子以保留信号的冲击特征,在信 号缓变处采用平滑算子以抑制噪声。在此基础上,提出采用改进非负矩阵分解方法对分解后的信 号进行特征提取,计算用于发动机故障分类的特征参数。利用实测的发动机在5 种状态下的振动 信号对提出的信号处理及特征提取方法进行了验证。
在基于多帧航空图像同名点的对地定位方法中,求解摄像机参数改正数和地面点坐标 改正数的一次完成最小二乘算法(LMS)的运算效率随同名点数目的增加而急剧下降。为解决该问 题,根据改正数约束方程中摄像机参数改正数系数矩阵与地面点坐标改正数系数矩阵相互独立的 特点,提出了摄像机参数改正数和地面点坐标改正数的分离估计新算法。该算法以分离LMS 为基 础,用迭代方法交替求解摄像机参数改正数和地面点坐标改正数。每一步迭代计算均按分块方式 处理系数矩阵,降低了系数矩阵维数,为改正数解算效率的提高创造了条件。仿真分析结果表明, 在保证改正数计算精度的同时,分离估计算法的运算效率优于一次完成算法。
稀有金属钨属于难熔金属,具有良好的化学稳定性以及高温特性,广泛应用于现代工业及国防军工领域。然而钨资源是不可再生资源,价格昂贵且加工困难,极大地限制了它的应用。采用各种表面工程技术在基体材料表面制备钨及其合金功能涂层,赋予基体材料以优异的物理及化学性能,既在一定程度上拓宽其应用范围,又节约了资源。文中综述了目前国内外制备钨及其合金涂层的主要技术手段,并对各技术手段的特点及研究现状进行了对比分析,最后对钨基合金涂层的发展方向进行了展望。
采用定向战斗部是提高防空导弹作战效能的主要途径之一,为提高瞄准式定向战斗部的杀伤威力,需要对战斗部杀伤装置的主要参数进行设计与优化。根据防空导弹作战需求对瞄准式战斗部的破片静态初速和静态破片束锥角进行了设计。运用格尼公式计算出了圆柱形前置破片结构的装药-破片质量比mc / mf. 通过选择起爆方式获得不同破片束锥角,并采用内凹式破片层设计以保证该角度的实现,计算得出了所需的内凹式破片层曲率半径。破片场密度与破片存速计算结果表明:在静态爆炸条件下,破片束锥角为10毅和30毅时,破片场密度满足毁伤要求的最远距离, 分别为71. 0 m 和23. 2 m,战斗部的两种起爆模式适合在不同的作战距离上使用,对战术弹道导弹目标具备较强的毁伤能力。
针对运载火箭推力矢量伺服控制系统的多自由度特性问题,提出一种新的负载模拟结构并建立了数学模型。通过仿真分析了主要机械设计参数对系统动态特性的影响。建立原理性实验系统,通过扫频实验验证了伺服机构的多自由度特性。仿真和实验证明了此种负载模拟原理的可行性,从而为优化推力矢量伺服机构的设计参数以及研制大型运载火箭伺服系统的负载模拟系统提供设计依据。
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