表面肌电测试技术在研究生实验教学中的应用

利用表面肌电测试技术测量肌肉疲劳,开设研究型实验教学项目,让学生充分发挥主观能动性,独立设计实验方案,独立判断实验方案的合理性,以及运用基本实验技能进行实验操作和数据分析,熟练掌握表面肌电测试方法。该实验教学项目充实了兵器专业研究生的实验教学内容,能够培养学生的科学思维、创新精神和具体实验技能,为学生今后的科研和工作提供必要的实验手段。

典型小口径自动步枪热散形成原因分析与结果预估

热散现象是小口径自动步枪在连续射击后出现的射弹散布异常现象,对热枪状态命中率和作战效能有重要影响,形成机理尚不完全清楚。通过冷热枪对比试验发现,热枪状态下枪管向铜材料弹头壳传热,弹头壳温度升高、材料变软,弹与枪相互作用,使弹头出膛速度偏角和弹轴摆角大幅度增大,这是热散的主要原因。基于试验获得的热散机理,提出一种典型小口径自动步枪热散分析计算方法。该方法采用分段建模和参数传递方法,通过建立热枪状态枪管温度场和应力场分析模型、弹-枪相互作用热力耦合计算模型和随机外弹道及射弹散布计算模型,实现了热枪状态射击密集度的定量分析计算。计算结果与试验结果基本一致,为小口径自动步枪热散问题定量分析提供了有效预估策略。

四足打击平台多工况力学特性及射击扰动

足式打击平台在现代战争中具有巨大的军事潜力和作战效能.为探究发射载荷作用下足式打击平台的力学特性和射击扰动情况,以四足运动平台作为机动平台,在对其火力打击载荷进行结构设计的基础上,构建了平台的刚柔耦合发射动力学模型,并就不同射击工况下四足打击平台的发射过程进行了仿真分析,最后对四足打击平台进行了实弹试验验证.结果表明:静载工况下,四足打击平台的关节力矩分布均呈现出不均匀态势,平台载弹量对各关节的力矩分配有着直接影响;动载工况下,发射载荷的作用给关节造成了较大的力矩冲击和振荡,并产生了射击枪口扰动,其中,连发工况由于多发振动的耦合作用,相较单发工况冲击力矩增长了25.8%,平均射击枪口扰动量达到2.15 mm;采用双向阻振缓冲器可有效地抑制打击平台连发射击扰动,平均射击枪口扰动量为1.02 mm;实弹试验表明相较于刚性连接,采用双向阻振缓冲器的四足打击平台其百米半数散布圆半径减小了47.0%.

自然老化软质防弹衣对明胶靶标的防护性能试验研究

目的为了研究自然老化防弹衣对人体的防护能力,开展手枪弹对有防护明胶靶标的钝击效应试验。方法通过高速摄影拍摄钝击过程中明胶靶标内瞬时凹陷情况,以此判断自然老化是否影响防弹衣的防护性能。结果试验结果表明,10年自然老化防弹衣防护下的明胶靶标内平均瞬态最大凹陷深度为23.32 mm,平均最大直径为70.08 mm;新软质防弹衣防护下的明胶靶标内平均最大凹陷深度为28.76 mm,平均最大直径为66.59 mm。结论10年自然老化对软质防弹衣的抗弹性能没有显著影响。文中的研究给自然老化软质防弹衣安全使用寿命的延长提供了参考。

某轮式自行火炮弹道-火炮一体化优化设计

为提高某轮式自行火炮的综合性能,避免在设计过程中提高射击精度的同时使得射程与弹丸杀伤面积下降,建立了涉及内弹道、外弹道、终点效应和自行火炮总体布局与发射动力学的自行火炮一体化优化设计流程和优化设计模型.该模型采用集成优化思想,以炮口跳动垂直扰动最小、射程最远和杀伤面积最大为目标进行多目标一体化优化设计,得到了Pareto最优解集.根据工程经验选取的一组优化解与优化前相比.结果明显优于以炮口垂直扰动最小为目标的单目标优化设计结果.研究表明,综合考虑全弹道模型和自行火炮总体布局与发射动力学模型的某轮式自行火炮弹道-火炮一体化优化设计模型能够有效提高自行火炮的综合性能,避免了单个目标优化时其他目标严重劣化的现象,验证了该方法的有效性.

基于果蝇算法优化广义回归神经网络的机枪枪管初速衰减建模与预测

机枪枪管初速衰减预测是一个复杂的非线性问题。广义回归神经网络方法被广泛应用于非线性问题的建模,但其平滑因子取值对神经网络的预测性能有较大影响。采用果蝇算法对广义回归神经网络的参数进行优化选取,提出了基于果蝇算法优化广义回归神经网络的机枪枪管初速衰减建模方法。基于机枪枪管初速衰减试验数据,建立在不同使用环境下随着累计射弹量的增加,以初速降为特征量的机枪枪管初速衰减预测模型,预测结果与试验结果基本一致,证实了所提方法的可行性。通过与未经优化的广义回归神经网络方法和反向传播神经网络方法建立的预测模型进行比较,其性能明显优于另外两种方法,验证了基于果蝇算法优化的广义回归神经网络方法在建立机枪枪管初速衰减模型中的有效性。

不同优化算法在轮式自行火炮动力学优化中的应用

以某轮式自行火炮为例,以减少炮口初始扰动、提高射击精度为目标,建立了基于轮式自行火炮发射动力学仿真的优化设计模型。采用加权组合法将炮口角位移与角速度统一为单目标,分别应用序列二次规划法、粒子群算法、模拟退火算法及多岛遗传算法对其进行优化设计求解。比较结果发现,模拟退火算法及多岛遗传算法能够适应轮式自行火炮系统优化问题的求解需求;粒子群算法尽管收敛速度较快,但优化结果不如模拟退火算法及多岛遗传算法;序列二次规划法由于容易陷入局部最优,不能适应轮式自行火炮系统优化问题的求解需求。

一种多目标果蝇算法及其在全弹道优化设计中的应用

提出了一种改进的多目标果蝇算法,对搜索空间及味道浓度判定值进行了改进,引入了快速非支配排序及拥挤距离排序方法,提高了果蝇优化算法解决实际工程问题的能力。并且将改进的多目标果蝇算法应用到全弹道优化设计当中,结果表明该算法能够有效的解决多目标工程优化问题。

火炮身管-反后坐装置集成优化设计方法研究

为减小火炮发射时的后坐阻力,同时减小火炮身管质量,以节制杆结构参数、身管结构参数和内弹道装药参数为设计变量,以身管刚度、强度、寿命、弹丸初速等为约束,建立火炮身管-反后坐装置集成优化设计模型,并采用两种优化方法进行优化,再比较其结果。首先,采用加权组合法将两个目标函数归一为单个目标,应用模拟退火算法进行优化设计,优化后,后坐阻力减小53%,身管质量减小2.8%。其次,基于Pareto最优理论,采用遗传算法进行优化设计,获得了Pareto最优解集,给设计者提供了更多优化方案;根据工程经验,选取一组优化解,结果发现,对比原设计,后坐阻力减小50.4%,身管质量减小9.8%。研究表明,基于Pareto最优理论和遗传算法可以获得更好的优化方案。该研究提供的集成优化模型和算法为火炮身管-反后坐装置一体化设计提供了新方法。

基于翻转课堂的“自动武器动力学”课程设计与教学改革

"自动武器动力学"是自动武器专业的基础课程,是一门理论性与实践性极强的课程。由于课程难度较大,该文针对传统教学方式存在的不足,采用翻转课堂教学方式,围绕"线上教学+线下教学+现场学习"的混合教学模式,进行"自动武器动力学"课程设计及教学方法改革的探讨,以期通过教学改革激发学生的学习兴趣,加深学生对专业知识的理解和掌握,培养学生科学思维和创新能力。

等面密度钢/铝组合靶的抗侵彻性能研究

金属靶板的抗侵彻性能一直以来都是被重点关注的研究领域。为明确结构参数对钢/铝组合结构抗步枪弹垂直侵彻性能的影响,建立了步枪弹侵彻钢板和铝板的数值计算模型,并通过弹道冲击实验进行了验证;进而基于数值计算模型分析了相同厚度下钢-铝、铝-钢的组合形式、靶板间距对组合靶板抗侵彻性能的影响。仿真结果表明:相同厚度下,钢板在前的组合形式优于铝板在前的靶板,但不同组合形式的层板间距对其抗侵彻性能影响较小;另外,比较了不同初速度下钢-铝厚度比的变化对组合靶板的抗侵彻性能影响,均呈现出随厚度比增加,抗侵彻性能先降低后增加的趋势,最终趋于一个稳定值。变化过程中存在一个抗侵彻性能最差的低点,在结构设计中应尽可能避开。最后,依据R-I公式拟合了仿真数据,得到了步枪弹侵彻钢-铝组合结构的弹道极限公式。研究结果可为组合靶板的抗侵彻性能设计和人员、物资防护提供参考。

枪械出厂前瞄准等效及其射效自动校正方法

为改变传统以实弹试射为主的枪械出厂前射效校正,提出一种枪械瞄准等效及枪械射效自动校正的方法。基于光学原理和图像识别方法,考虑配合误差等因素建立了射线及瞄准基线的等效空间模型;综合外弹道特性以及相对位置误差的影响,建立了机械瞄具校调数学模型,输入光电检测及信号排异处理得到的等效光束信号集,计算获得校调参数;开发了一套枪械射效自动校正装置和软件系统。通过试验验证表明,枪械瞄准等效和射效自动校正方法有效、可行,可以满足枪械出厂前射击精度要求下机械瞄具的自动化校正要求。

基于刚柔耦合仿真模型的高层立体车库调头车架的分析与改进

为得到调头车架与车轮之间精确的接触力,建立了该结构的刚柔耦合虚拟样机的仿真模型,对车辆进库与调头两个过程进行仿真实验,分析了整个过程中接触力的变化情况,进行调头车架的有限元分析,并对其进行结构改进,得到了理想的结果。

基于ABAQUS二次开发的球形破片侵彻UHMWPE软质防弹衣数值模拟

为准确模拟破片侵彻防弹衣的过程,揭示破片与软质防弹衣相互作用机制,本文基于ABAQUS用户子程序VUMAT编写了适用于模拟软质防弹衣材料力学性能的本构模型,建立了球形破片侵彻软质防弹衣的有限元模型,数值模拟结果与实验吻合较好。本构模型中材料失效模式数据表明,无纬布主要发生纤维拉伸、基体拉伸和压缩失效;在钢球侵彻防弹衣的初期,无纬布上的应力云图一般呈现较规则的圆形或椭圆形,然后再慢慢向四周扩散;钢球侵彻软质防弹衣的过程中伴随有较明显的纤维层间分层失效,未穿透的纤维层中也出现了分层的现象,分层面积从迎弹面到背弹面先减小后增大再减小。

PASGT防弹头盔在手枪弹冲击下的防护性能

新型防弹头盔虽然能有效减少手枪弹穿透性损伤,但头盔内表面变形(Back face deformation,BFD)仍有可能对人体头部造成损伤。为准确模拟防弹头盔受到子弹冲击时的瞬态力学响应,基于Abaqus的用户材料子程序VUMAT编写了适用于模拟复合材料防弹头盔力学性能的渐进损伤本构模型,建立了9 mm铅芯手枪弹以343 m/s侵彻PASGT芳纶防弹头盔的有限元模型,从头盔BFD曲线和内表面鼓包形态两方面验证了数值模拟的准确性。防弹头盔失效模式表明,头盔主要发生纤维拉伸、基体压缩和分层失效;子弹侵彻防弹头盔的过程中,头盔上的应力云图在初期呈现较为规则的菱形,然后再慢慢向四周扩散演化为圆形;子弹以三种不同入射角(30°、45°、60°)冲击头盔顶部时均出现了跳弹,反跳后的速度分别为72.9 m/s、165.5 m/s和240.1 m/s。最后采用钝性准则对头盔内表面变形可能造成的颅骨骨折概率进行了估算。