基于CS-FEM的某制导炮弹弹体动力特性分析

常规有限元法采用六面体单元进行动力特性分析时,由于数值模型刚度过大导致计算误差较大且无法克服网格畸变。因此,文中在常规有限元法的基础上引入梯度光滑技术,采用基于单元的光滑有限元法(CS-FEM)对某制导炮弹弹体进行动力特性分析,该方法能有效降低系统数值模型刚度且无需进行坐标变换和形函数求导,从而避免网格畸变带来的精度降低及求解困难等问题。计算结果表明:相同网格数目情况下,CS-FEM能够有效提高弹体固有频率及振型的求解精度,同时具有较高的收敛速度,在制导炮弹弹体动力特性分析方面具有较好的应用前景。

硝基胍发射药的微观力学性能研究

为了研究硝基胍(NQ)发射药力学性能较差的原因,采用原子力显微镜(AFM)的接触模式和轻敲模式,获得了NQ预浸润法和一次性胶化法制备的NQ发射药样品内切面的形貌、相位和摩擦力信号图片,同时对NQ预浸润法制成的发射药样品进行了力谱分析。用扫描电镜(SEM)得到了NQ预浸润法制备的NQ发射药样品的脆断面照片。通过热机械分析仪(TMA)测定了组成NQ发射药各组分的线胀系数。在各测试结果分析对比的基础上,得出结论:NQ发射药各微结构的晶粒缺陷及其温度依赖性是造成发射药力学性能较差的主要原因,在制备过程中尽可能消除这2个不利因素可以提高其力学性能。

垂直侵彻深度计算算法研究

介绍ANSYS/LS-DYNA软件仿真算法原理,通过建立弹丸垂直侵彻钢板模型进行显式动力分析。由MATLAB提出一种基于加速度的侵深计算方法,该算法达到侵深算法指标。运用该算法求解实测弹靶数据,所得结果与事实非常相近。相比传统的仿真和算法,该算法有易使用和实时的特点。最后提出该算法硬件电路的设计方案。

减压蒸馏新技术在企业实际中的应用

在企业节能降耗的技术改造过程中提出了一种新的减压蒸馏技术,改造费用低,实施简单,效果显著。

一种基于部分威力试验数据的飞散角计算方法

为了研究一种基于部分威力试验数据的飞散角计算方法,以杀爆弹弹丸为样本,开展破碎性、扇形靶、静态飞散角试验,得到破片质量分布、击穿破片杀伤半径和静态飞散角等试验威力数据。计算不同质量级别破片的终点速度及飞行距离,拟合破片飞行距离与破片数的曲线。通过杀伤密度建立飞散角与击穿破片杀伤半径之间的关系,基于部分威力试验数据计算飞散角理论值。研究发现,理论值与试验值具有较好的一致性,相差约2.2%,其原因可能是破片形状系数取值偏大。若破片形状系数取5.0,则同一质量等级破片飞行距离减少13.1%~38.7%,且破片质量越大,距离的影响越大。按照不同形状所占比例确定破片形状系数,则理论计算会更贴近试验。

(Ti,Al)N涂层的微观组织和性能

采用EPMA、XRD、SEM、TEM、HR-TEM、EDX、纳米压痕、氧化实验和切削实验研究了磁控溅射在硬质合金基体上沉积TiN涂层和(Ti,Al)N涂层的微观组织结构和性能。结果表明:TiN涂层晶粒为喇叭口柱状晶,(Ti,Al)N涂层为面心立方平直柱状晶,由于固溶了Al元素,(Ti,A l)N涂层呈(200)面择优生长;(Ti,Al)N涂层在硬质合金基体上无外延生长;(Ti,Al)N涂层在800℃氧化后形成Al2O3/TiO2/(Ti,Al)N的分层结构;(Ti,Al)N涂层具有更高的硬度和更好的切削性能。

添加LaB_6对超细晶WC-Ni_3Al合金的组织与力学性能影响

通过球磨与低压烧结方法,制备超细晶WC-Ni3Al硬质合金。采用X线衍射、扫描电镜及力学性能测试方法,研究La B6掺杂对超细晶WC-Ni3Al合金的组织与力学性影响。研究结果表明:添加适量La B6可以提高烧结体的致密度和断裂韧性,减少WC颗粒的反常长大,抑制基体合金中的脱碳相Ni3W9C4的生成,但当加入过量的La B6后合金中出现另一种脱碳相Ni2W4C。在1 500℃烧结后,添加质量分数为0.096 7%La B6到WC-Ni3Al硬质合金中,合金的断裂韧性从13.1 MPa·m1/2提高到15.6 MPa·m1/2,而抗压缩强度达到3 500 MPa。

TiN/TiCN/Al_2O_3/TiN CVD多层涂层硬质合金的氧化行为

采用高温化学气相沉积(HT-CVD)和中温化学气相沉积(MT-CVD)相结合的复合化学气相沉积新技术在硬质合金基体WC-(W,Ti)C-(Ta,Nb)C-6%Co上分别沉积TiN/TiCN/TiN和TiN/TiCN/Al2O3/TiN涂层,制备TiN/TiCN/TiN和TiN/TiCN/Al2O3/TiN CVD多层涂层硬质合金。通过氧化实验,X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和显微硬度计等手段研究TiN/TiCN/TiN和TiN/TiCN/Al2O3/TiN CVD多层涂层硬质合金的氧化行为。结果表明,涂层后硬质合金的抗氧化性能明显提高,Al2O3的加入能进一步提高CVD多层涂层硬质合金的抗氧化性能,并使涂层硬质合金表现出独特的氧化行为。Al2O3涂层的抗氧化机理为Al2O3具有良好的高温化学稳定性,能起到很好的隔热和阻碍氧扩散的作用。

基于光滑粒子法的某大口径火炮不同膛线弹丸挤进过程研究

为研究某大口径火炮采用不同膛线形式对弹丸挤进过程的影响,使用光滑粒子法建立了某模块装药全装药条件下弹带挤进过程模型,仿真得到了弹丸位移、速度、加速度、挤进阻力和导转力矩,分析了膛线起始缠角对挤进阻力和导转力矩的影响。仿真得到了挤进过程中等效应力、等效塑性应变、温度和损伤变量的分布。通过二次开发编程统计了弹带材料的等效应力、应力三轴度、罗德参数、等效塑性应变、温度和损伤变量的分布,揭示了挤进过程的塑性变形机理。开发了新的后处理程序得到了弹带多个截面的场变量分布,分析了等效应力、应力三轴度、罗德参数、等效塑性应变、温度和损伤变量的分布规律,得到了膛线缠角对挤进过程的影响。

基于地磁场自适应修正的航姿系统姿态解算研究

针对航姿参考系统(attitude and heading reference system,AHRS)中,MEMS陀螺仪输出噪声过大、零点漂移无法完全消除、角速率输出易受干扰等导致的姿态四元数精度低、累积误差较大等问题,提出了一种自适应扩展卡尔曼滤波算法,利用地球物理场(地球重力场、地磁场)信息不断自适应修正MEMS陀螺仪在姿态解算过程中的累积误差。在ROS机器人平台上进行了实验,实验结果表明该算法能有效解决在求解姿态四元数过程中累积误差较大的问题,同时可以提高姿态解算精度,进而验证了该算法的有效性。

火炮身管内径检测方法研究

火炮身管技术状态,关系到火炮发射的精度以及火炮寿命状态等关键技术指标。以火炮内膛径向磨损量作为判别火炮身管寿命的方法,介绍了几种国内外典型的火炮内径测量仪器的结构、原理及工作过程。对比分析了它们的测量范围、精度等相关技术指标,并根据可操作性、适用场合等,综合阐述了它们的优缺点。最后根据部队的实际需求,提出了未来适合部队使用的测径仪器的发展方向。

基于ANSYS/LS_DYNA软件的脱壳穿甲弹膛内发射过程仿真方法

反导用脱壳穿甲弹由于口径较小,在发射过程中膛压较高,容易出现弹托变形损坏等故障。为了研究其在膛内的动态力学特性,基于ANSYS/LS_DYNA软件,采用有限元方法分别建立了静、动力学仿真模型,针对不同的网格尺寸、约束方式等进行了仿真研究,利用试验结果对所得静、动力学仿真计算结果进行了验证。结果表明:网格尺寸在0.15 cm时仿真结果已经开始收敛,设置合理的约束方式将提高仿真结果的准确性,为后续设计研究提供参考。

基于FPGA的8B/10B编解码设计

为提高8B/10B编解码的工作速度和简化逻辑方法,提出一种基于FPGA的8B/10B编解码系统设计方案。与现有的8B/10B编解码方案相比,该方案是一种利用FPGA实现8B/10B编解码的模块方法,接收模块在收到外部发送的并行数据时,通过直接查找映射的方法转换成利于传输的串行信号。串行信号经串并行转换模块,将数据经10B/8B解码模块解码还原成原始数据。为了更好实现数据的传输,系统加入了极性偏差RD控制。结果表明,该8B/10B编解码系统设计方案传输数据稳定,满足设计要求。

展开式战斗部能量吸收铰链结构

基于展开式战斗部动力学展开原理及理论模型,设计一种具有能量吸收特性的限位铰链,并对不同辅助装药量下展开式战斗部的展开过程进行数值模拟,对比分析了普通铰链和能量吸收铰链的展开过程,重点研究了限位角度时的受力与能量吸收情况,结果表明能量吸收铰链可以更好地降低碰撞力及提高吸能效果。对两种铰链装配的展开式战斗部结构进行了静爆实验,结果显示普通铰链发生不同程度的破坏,而能量吸收铰链结构完整,证明能量吸收铰链达到限位角度时能有效保证战斗部及铰链的完整性,进而验证了能量吸收铰链设计的合理性以及数值模拟的可靠性。

热压法制备超细晶WC-Al_xCrFeCoNi复合材料及其组织与性能

采用氩气雾化法制备Al_xCrFeCoNi(x=0.5, 1)高熵合金粉末,与WC粉末混合高能球磨,获得WC-Al_xCrFeCoNi复合粉,然后热压成块体复合材料。用X射线衍射仪、扫描电镜、维氏硬度测试以及电化学腐蚀实验等,对复合材料的显微组织、力学性能和腐蚀行为等进行表征。结果表明,用Al_xCrFeCoNi高熵合金替代Co作为粘结相可抑制WC晶粒生长,起到细化晶粒的作用。与传统WC-10Co合金相比,超细晶WC-Al_xCr FeCoNi复合材料的硬度更高,同时具有良好的断裂韧性。其中的WC-10AlCrFeCoNi复合材料的硬度(HV)最高,达20.3 GPa,WC-10Al_(0.5)CrFeCoNi具有最大断裂韧性,为12 MPa·m^(1/2)。WC-10Al_xCrFeCoNi复合材料相较于WC-10Co传统硬质合金具有更好的耐腐蚀性能。

基于声发射技术的锆合金微弧氧化涂层拉伸失效监测

通过恒压微弧氧化设备在锆合金基体表面制备了微弧氧化涂层,运用声发射技术对涂层试样的拉伸过程进行实时监测,通过声发射特征参数的分析与拉伸断口形貌的观察,研究了涂层试样的拉伸失效过程,并运用快速傅里叶变换识别了涂层拉伸失效的频率特征。结果表明:微弧氧化涂层对锆合金拉伸性能的影响主要表现在拉伸过程中的塑性阶段;在拉伸过程中,涂层中的微裂纹随机向各个方向扩展,导致涂层在塑性阶段(132~222 s)发生集中性剥离脱落现象,且试样断裂前涂层已基本从基体上脱落,仅在断口的局部区域零星分布一些不规则形状的涂层;涂层拉伸失效的频率特征是在0.023,0.039,0.055 MHz处出现了3个强烈的信号,并在大于0.8 MHz的频段中出现微弱的稳定信号。

对破片飞散参量计算模型的分析和评价

为确立柱形战斗部破片侧向飞散参量的可靠计算模型,结合试验数据对现有破片初速和抛射角模型进行分析和评价;总结了战斗部长径比、壳体破裂半径、空心装药结构、破片种类和偏心起爆等因素对破片初速的影响;对比了三类常用的初速轴向分布模型,表明修正的冲量模型有最好的表征效果;总结并分析了破片抛射角的三种模型,基于周培基模型构建了一种新的精度较高的破片抛射角模型。

动态飞行下轴向预制破片飞散角数据处理方法

为研究轴向预制破片飞散角数据处理方法,利用某型轴向预制破片战斗部具备设定爆炸距离及精确控制炸点的有利条件,设计了一种炮射弹药的动态飞行试验。通过获取动态飞行下轴向预制破片密度分布,结合静爆破片威力场处理方法,提出新的破片比率积分、破片平均密度和间断位置3种数据处理方法。根据破片密度分布结果,计算并对比3种数据处理方法得到的飞散角,并由此得出间断位置数据处理方法获取的飞散角以角度区间的并集形式能较为全面的表示出破片杀伤分布。3种数据处理方法及试验结果可为实弹条件下弹药威力和毁伤评估提供技术支持。

Nb对激光定向能量沉积Ti-Zr直熔点合金组织与性能的影响

利用团簇结构模型设计了五种不同Nb含量的Ti-Zr-Nb合金,并在纯钛基板上进行了激光定向能量沉积试验。系统分析了Nb含量对沉积态合金凝固组织和性能的影响规律。结果表明,不同成分沉积态合金均由单相的β-Ti近等轴晶组成。但随着Nb含量的增加,其在β-Ti中的固溶量增加,合金成分过冷度增大,因此β-Ti晶格畸变增大,晶粒细化。受组织演化的影响,沉积态合金的力学、摩擦磨损和耐蚀性能随Nb含量的增加呈现出递增的变化趋势,而成形性呈现出递减的变化趋势。因此,应将Nb含量(原子数分数)限制为3.75%~5.00%,以使合金的力学、摩擦学、化学与成形性能之间实现良好的平衡。

WC-(W，Ti)C-(Ta，Nb)C-Co涂层硬质合金的组织与性能

用控制烧结工艺制备了均质基体结构与梯度基体结构的WC-(W,Ti)C-(Ta,Nb)C-Co硬质合金,采用化学气相沉积工艺在合金表面涂上TiCN/Al2O3/TiN涂层,制备成相应的涂层硬质合金及刀片。运用金相观察、扫描电镜分析、三点抗弯强度测试及切削性能测试,研究了梯度基体结构对涂层WC-(W,Ti)C-(Ta,Nb)C-Co硬质合金的组织与力学性能影响。结果表明,采用梯度烧结工艺,可以在合金的表层形成梯度韧性区,该韧性区可以提高裂纹扩展阻力。所制备的梯度基体结构合金的抗弯强度明显超过均质基体结构合金,而相应涂层硬质合金刀片在保持耐磨性能的同时能显著提高抗冲击性能。