履带式救援平台机动性能仿真分析

为了能够有效克服复杂非结构环境,尽快到达自然灾害救援现场开展救援,要求履带式救援平台具备良好的越野机动性和通行能力,因此,在装备设计阶段,必须要对履带式救援平台的机动性和通过性指标进行验证。文中采用理论计算和多体动力学仿真分析相结合的方法,开展了履带救援平台最高速度、最大爬坡度、越壕宽度、越障高度等机动性和通过性指标的校核和仿真验证,结果表明提出的指标均能得到满足。仿真计算过程还得到了车辆运动姿态和载荷的变化趋势,为进一步优化履带救援平台推进系统的方案设计提供了支撑。

基于光纤传感的装甲车滚动轴承故障诊断技术

针对装甲车滚动轴承的故障诊断中,传统电类传感器难以适应装甲车内部充满电磁干扰与油渍的恶劣环境的问题,使用体积小、抗电磁干扰的光纤光栅振动传感器采集滚动轴承故障信号,结合共振解调技术,从振动信号中分离出了故障振动频率,对照轴承故障频率表,实现对滚动轴承故障类型判别。通过在滚动轴承内圈与外圈预设缺陷,利用轴承试验台模拟不同转速下装甲车的运行实况,验证其可行性。实验结果表明,此方法能够实现对滚动轴承内外圈故障频率的分离,完成滚动轴承故障类型的判别,满足装甲车滚动轴承的故障诊断需求。

破片侵彻下柴油机毁伤概率计算方法

柴油机作为作战车辆的动力核心,为作战车辆提供动力,在作战环境中是避免遭受破片打击的重要保护对象。破片对柴油机的主要结构毁伤为侵彻,将柴油机作为研究对象,总结了一整套破片侵彻下的毁伤概率计算方法。将柴油机部件简化为等效靶,采用数值仿真、理论推导、实验对比相结合的方式建立等效靶的极限穿透速度公式。基于射线与平面交点计算完成破片与柴油机交汇问题的求解,将穿透作为柴油机结构破片侵彻失效模式,采用Monte Carlo法计算柴油机部件以及整体在破片侵彻下的毁伤概率,提出基于Kriging代理模型的毁伤概率计算方法,为了验证Kriging代理模型计算结果的精确性,将计算结果与Monte Carlo进行对比,结果表明,Kriging代理模型在计算柴油机破片侵彻毁伤概率时具有更高的计算效率和相同的计算精度。

基于无网格仿真技术的特种车体结构分析

为了提高CAE结构仿真计算的效率,缩短产品的设计研发周期。文中探索研究了无网格结构分析技术在复杂结构CAE仿真分析中的应用。以典型特种装备车体结构为对比,采用无网格技术仿真计算了车体结构的模态、静态及动态强度特性,计算结果与有限元方法之间的相对误差分别只有4.8%、2.5%和1.9%,无论是模态振型还是应力分布状态,无网格方法和有限元方法之间均具有很好的一致性。同时,相比于有限元方法,无网格方法的仿真计算效率提高了79.4%。为工程设计人员在产品设计过程中同步高效地开展结构的CAE仿真分析工作提供了有效的分析手段。

履带式救援机器人推进系统总体方案设计

履带式救援机器人具有牵引力大、不易打滑、越野性能好等优点,基于先进推进系统的机动性能是救援机器人完成救援工作的决定性因素。以推进系统为研究对象,设计了履带式救援机器人推进系统总体方案及行动系统、动力系统等关键子系统方案,解决了参数设计、部件选型、优化布置等关键问题,为危险和复杂灾难环境下的救援装备提供了一种高集成度技术实现途径,具有良好的工程应用价值。

某型装甲车底盘系统平衡肘断裂分析

目的 探讨平衡肘断裂原因,消除故障隐患和防止类似问题发生。方法 采用单反相机、扫描电镜、金相显微镜、硬度计、电感耦合等离子体原子发射光谱仪等对平衡肘故障件的宏观形貌、微观形貌、显微组织、硬度、化学成分等开展表征分析。利用ANSYS有限元软件对内花键进行应力分析,并对2次淬火的试样尺寸进行测量。结果 右4平衡肘裂纹源断口为撕裂和沿晶的混合断裂,断口芯部为解理断裂;右2平衡肘断口内表层淬火层为沿晶和韧窝的混合断裂,芯部为韧性断裂。故障件显微组织和化学成分均无明显变化,仅表面硬度值较实验前降低了7%~9%。断裂失效原因是由于内花键二次高频淬火后收缩变形,齿根圆弧部位在腐蚀介质和交变载荷的共同作用下因应力集中而形成裂纹,在后期循环应力作用下,裂纹继续扩展导致疲劳断裂。结论 从加强腐蚀控制和热处理的角度出发,通过选用抗腐蚀性能好的材料、进行表面防护处理、控制车体环境的湿度和温度等加强腐蚀控制,并增加采用电脉冲等方式对变形花键齿进行修形工序严格控制尺寸范围,避免产生过大拉应力,确保装备质量。

空降车缓冲气囊系统特性仿真及其参数优化方法研究

建立了空降车-气囊系统非线性有限元模型,并通过典型工况试验对模型进行了验证,空降车各测点的垂向冲击加速度的仿真结果与实测结果的高度一致性表明,文中所建立模型的精度能够满足工程分析的需要。针对缓冲气囊的复杂非线性模型计算规模大、难以通过迭代的方法进行优化的问题,研究采用建立等效响应模型方法进行缓冲气囊的参数优化,优化前后气囊缓冲特性的对比结果表明,气囊优化后空降车着陆冲击加速度最大值减小了19.81%,气囊的能量吸收能力提高了7.85%,气囊的缓冲性能有显著的提高。

装甲车辆发动机冷却系统空气流动的仿真模型

基于一维动态可压缩气体流动方程建立了装甲车辆发动机冷却系统空气流动的仿真模型 ,考虑了车辆动力舱内流道几何尺寸、壁面摩擦、散热器传热、风扇做功以及分支流动对冷却气流的影响。对一台履带式装甲车辆发动机冷却系统的空气流动进行了实例仿真计算 ,为研究装甲车辆发动机冷却系统空气流动的性能提供了一种理论分析手段。

车辆底部防护蜂窝夹层结构抗冲击性能分析

为满足车辆底部爆炸冲击防护需求,仿真分析爆炸冲击作用下单层纵向、横向布置蜂窝夹层结构与1.5层、双层横向布置蜂窝夹层结构的防护性能,对比分析不同蜂窝结构的压缩变形、吸能、车身地板加速度和假人小腿垂直方向受力,并对双层横向布置蜂窝夹层结构进行试验验证.分析结果表明:横向布置蜂窝夹层结构吸能性能较好,纵向布置蜂窝夹层结构刚度和强度较好,双层蜂窝夹层结构抗冲击性能较好.

空降车着陆冲击累积损伤评估方法研究

空降车在空降着陆过程中承受的冲击载荷对车辆结构的损伤和车辆的技术状况有明显的影响,受空投条件和环境因素的影响,空降车着陆工况复杂并难以预测,实施各种工况条件下的实车空投试验需要耗费巨大的人力和物力,因此,数值仿真的方法是解决这一问题的有效技术手段之一。基于空降车和缓冲气囊的有限元模型,研究提出了针对多次着陆冲击作用下的空降车结构累积损伤的计算与评估方法,并通过典型工况下的实车空投试验验证空降车有限元模型的可信性,结合勒梅特损伤模型和材料损伤演变方程对空降车结构的累积损伤量进行计算,研究结果可以为空降车的结构设计和维修保障规范的制订提供理论参考和技术指导。

电传动装甲车动力舱内空气流场数值模拟及结构改进分析

将装甲车由机械传动改为电传动后,电机类设备的增加对动力舱内的冷却系统提出新的要求,利用计算流体动力学(CFD)技术对虚拟动力舱内空气流场进行数值模拟,可以对动力舱冷却系统的合理性进行预测分析并提出建议。以某虚拟电传动装甲车动力舱为研究对象,建立了电传动装甲车动力舱内空气流动与传热计算的物理模型和数学模型,采用标准k-ε方程湍流模型对舱内的流动进行了描述,对不同风扇流量下动力舱内空气流场进行了三维数值模拟与分析,为风扇流量的确定提供了理论依据;对动力舱排气窗位置进行了分析讨论,指出排气窗位置的不同会对舱内部件带来不同的冷却效果。

基于代理模型的空投装备气囊缓冲系统多目标优化

基于有限元法和控制体积法建立装备-气囊系统有限元模型,并采用试验数据对模型进行验证。复杂气囊系统着陆缓冲过程仿真计算资源消耗大,难以应用传统迭代方法进行参数优化。为克服这些问题,结合扩展拉丁超立方设计,以最大着陆冲击加速度和最大翻转角度为响应,采用径向基函数构建代理模型。在代理模型基础上,利用多目标遗传算法对主气囊高度、横向宽度及排气孔面积等气囊缓冲系统参数进行了多目标优化。优化结果表明:优化后最大冲击加速度减小了15.5%,最大翻转角度减小了70.3%,缓冲性能与横向稳定性均有所提高。

空降车着陆缓冲过程仿真研究

为获得某型空降车在空投着陆缓冲过程的冲击响应和检验气囊系统的缓冲性能,采用有限元方法建立了空降车-气囊有限元模型,结合罚函数法和Johnson Cook材料本构模型,对空降车着陆缓冲过程进行了仿真。仿真的最大加速度与试验数据的误差在5%以内,验证了模型的精度。在正常着陆工况和恶劣着陆工况下,得到了车体的冲击加速度数据和结构应力分布情况。结果表明:车体结构强度足够,气囊系统的性能良好,可满足空投需要。

装甲输送车乘员舱内三维空气流动与传热的数值计算

本文建立了装甲输送车乘员舱内三维空气流动与传热计算的物理模型和数学模型 ,应用k—ε二方程紊流模型、非结构化网格和有限容积法对某装甲输送车乘员舱内的空气流场与温度场进行了三维数值仿真计算与分析 。

计算流体力学在车辆冷却风道设计中的应用

建立了装甲车辆冷却风道空气湍流流动与传热的计算流体力学(CFD)计算模型,提出了确定动力舱外计算区域和网格生成步骤及保证网格质量的实用方法,应用商业软件Fluent进行3维数值求解。检验了CFD计算结果精度。将CFD计算模型应用于车辆冷却风道设计中,对风扇导流板空气阻力进行了计算,取得了较好的效果。

空降车辆着陆缓冲过程动态建模仿真

针对空降车辆空投试验费用高、周期长、风险大的现实问题,在某空降车辆方案设计阶段,建立车辆和缓冲气囊仿真计算模型。采用有限元分析法分别建立车辆模型、气囊模型、车辆与气囊刚柔耦合模型,对空投正常工况和极限工况下的着陆缓冲过程进行仿真计算,得出车辆着陆过程自由落体、气囊缓冲和气囊反弹阶段车辆姿态变化情况,车体底甲板、顶甲板和炮塔部位冲击加速度特性以及2种工况下车体结构最大应力部位和最大值。研究发现:在正常工况下,车体顶部甲板冲击加速度最大,平均峰值达11.31 g,最大应力均满足设计要求;在极限工况下,动力装置支撑处出现最大峰值冲击载荷,最大应力超出设计许用值,需要进行局部结构改进设计。研究结果表明,所提模型可为车辆结构优化设计提供量化载荷边界条件,为着陆缓冲过程试验测试方案提供计算数据,同时可为车辆和气囊优化匹配、试验、改进等提供理论依据。

基于负荷前馈的增压柴油机转速控制算法研究

为提高履带车辆发动机转速的抗负荷扰动性,并改善整车行驶过程的转速控制效果,在基于转矩控制架构下设计了前馈-反馈全程调速控制算法。该算法基于平均值模型和曲轴动力学模型设计发动机负荷估计算法,利用某6缸直列泵柴油机进行台架试验研究其在稳态动态工况的估计精度。进行了动力传动系统仿真研究,研究结果表明:该算法能够显著提高转速控制的抗负荷扰动能力;在整车加速过程中保持了较快的转速调节时间,避免了控制参数的重复标定;踏板-转速跟随特性的提高能够减少履带车辆意外换挡的出现。

履带对地面的包络特性研究

借助于有限元技术和Matlab软件,利用路面功率谱密度函数构造不同空间频率下的正弦路面,建立了履带、负重轮的有限元模型,研究了履带在重力作用下的变形,得到履带对起伏土路、砂石路、戈壁路、铺面路的包络系数、包络效果及功率谱变化情况.通过研究履带曲线与正弦地面之间的对应关系,得到4种典型路面下履带对地面的滤波函数.实现了对4种典型路面的滤波分析,可以直接应用到对道路谱进行修改,为整车道路模拟系统直接对负重轮进行道路激励加载提供理论依据.

基于响应面法的空降车缓冲气囊参数优化研究

提出了应用响应面法对空降车气囊缓冲系统的参数进行优化的方法。通过建立车体-气囊非线性有限元模型,选择缓冲气囊的排气孔面积以及排气孔开启压力作为优化变量,将车体冲击加速度峰值最小作为优化目标,采用析因设计和中心组合设计两种试验设计方法并运用最小二乘法进行二阶多项式方程的参数估计,建立二阶响应面模型。然后利用遗传算法进行优化求解。优化前后气囊缓冲特性的对比结果表明,优化后车体冲击加速度峰值减小了23.8%,气囊的缓冲性能有显著提高。

基于PXI总线的装甲车辆武器测试系统的设计

基于VXI、PXI总线进行各种自动测试系统的开发是目前国际国内较为流行的故障检测诊断方案,文章介绍了一种基于PXI总线的装甲车武器系统自动测试系统;简要说明了PXI系统总线,该系统以PXI內嵌主控计算机为核心,以PAWS的软件为开发环境,基于硬件系统的模块化设计,软件系统利用多线程技术对实时测试系统软件进行了设计和实现,并综合运用标准接口及总线技术、故障诊断技术等来实现系统的综合设计;经验证其有效地提高了系统的可靠性、灵活性,通过实际测试与评估,证明该系统设计方案切实有效。