高速子弹侵彻Ti6Al4V合金的热力耦合分析

基于动力学、温度-位移关系和几何非线性原理,采用Johnson-Cook本构模型构建起高速子弹撞击Ti6Al4V数值分析模型,研究了不同速度下子弹着靶时剩余速度的变化及靶板的温升特性及靶板的瞬态应力变化规律进行了分析;分析了距离撞击点不同位置的应力变化规律及碰撞时上下表面的应力变化情况,并分析了子弹撞击Ti6Al4V合金板过程中的冲击能量突变过程。结果表明:通过对比不同速度子弹侵彻Ti6Al4V的数值分析模型,得出子弹初速度大小是影响侵彻过程中各参数变化的重要因素;随着初速度的增大,其碰撞时间减小且剩余速度随初速度的变化规律近似线性递增;碰撞过程中子弹动能转化为整体内能使温度上升,碰撞区域温度随速度增大而增大;瞬态应力的大小及传递速度随子弹速度变化而改变,速度越大,碰撞中心弹性和塑性变形越剧烈,应力值越大。

多胞子弹冲击泡沫夹芯梁的动力学响应分析

为了研究均匀/梯度多胞子弹冲击泡沫夹芯梁的耦合响应过程和多胞子弹对夹芯梁的加载效果,对该冲击过程开展了理论分析、数值模拟和试验研究:通过将泡沫夹芯梁等效为单梁以简化分析,基于多胞子弹的冲击波模型和泡沫夹芯梁的等效单梁响应模型,构建了多胞子弹冲击泡沫夹芯梁的耦合分析模型,给出了冲击过程中各响应阶段的控制方程,并结合龙格-库塔方法对方程进行了数值求解;基于三维Voronoi技术,开展了均匀/梯度多胞子弹冲击泡沫夹芯梁的细观有限元模拟;在多胞子弹的冲击测试平台上进行了试验研究,结合高速摄影技术获取了多胞子弹和泡沫夹芯梁的速度响应。结果表明:耦合分析模型可以准确地预测多胞子弹和泡沫夹芯梁的速度历程曲线以及多胞子弹产生的冲击压强;在初始动量相同但密度分布或初速度不同的多胞子弹冲击下,同一构型的泡沫夹芯梁展现出不同的力学响应,这说明多胞子弹的加载不能简单地等效为脉冲加载,多胞子弹与夹芯梁之间的耦合效应不可忽略;相较于均匀多胞子弹,梯度多胞子弹的冲击压力波形更加尖锐,在其衰减过程中展现出更强的非线性特征。

子弹撞击下CL-20基PBX装药响应研究

为了提高战斗部安全性,指导CL-20基PBX炸药在战斗部装药中的应用和设计,开展了基于子弹撞击试验的典型战斗部撞击响应特性研究。进行了子弹撞击试验,通过分析战斗部响应后的超压数据、验证板穿孔、试验影像和试验样品回收等,评估了子弹撞击战斗部的反应等级。结果表明,子弹撞击试验中,子弹速度为836 m/s,战斗部在子弹撞击下发生了爆轰等级的反应。此外,开展了不同撞击条件下战斗部安全性数值模拟,研究了不同撞击速度下战斗部的反应过程。结果表明,子弹以850 m/s和750 m/s撞击时,战斗部分别发生爆轰和燃烧等级的反应。该研究为典型战斗部的撞击响应预测及反应等级评价提供了数据支撑。

机载布撒子弹药气动特性仿真分析

为优化机载布撒的子弹药的气动外形,结合子弹药的特点,设计了3种不同头部形状(平头、凹头、凸头)的结构外形,基于计算流体力学方法(computational fluid dynamics,CFD)分别建立了3种子弹的数值模型并进行了仿真计算,并通过风洞试验验证了数值模型的有效性,对比分析了不同头部形状下子弹药的周围流场特性和气动特性。结果表明:3种模型的弹体侧面和弹底附近均出现了低压区,且平头模型的低压区的范围和强度最大;弹体头部形状仅对阻力系数影响比较大,平头弹模型的阻力系数最大且阻力散布较小,压心位于模型的重心之后,弹体均是静稳定的;考虑到弹体在布撒器内的装配以及加工工艺,平头的气动外形更加有利于降低开伞时弹体的速度。

“在人类未来命运中扮演了重要角色的科学家”——纪念美国“原子弹之父”奥本海默诞辰120周年

2023年7月,由克里斯托弗·诺兰(Christopher Nolan)执导的电影《奥本海默》上映后,在世界范围内掀起了一场持续至今的“奥本海默热”1)。电影灵感来源、同名图书《奥本海默传》2)之后也长期居于畅销书榜首。影评和书评引发了人们对这位“异常杰出而又复杂的人”,这位“在人类未来命运中扮演了重要角色的科学家”3)的兴趣。

未爆子弹药图像数据集构建方法及其关键技术研究

随着计算机技术和机器视觉技术的迅速发展与应用,探索基于“人工智能+”模型的未爆子弹药搜寻技术受到了广泛关注。但是,由于未爆子弹药具有一定的危险性和受军事应用的特殊性影响,数据集构建是目前亟待解决的瓶颈问题。本文由此出发,分别论述了真实实物图像数据集和利用实物图片进行三维重建数据集的构建方法及流程,重点分析了两种数据集构建过程中的相关关键技术及其优缺点,并给出了一种利用多目相机采集目标图像和地理坐标信息,然后利用深度学习算法进行目标特征提取、生成三维点云和融合三维图像。试验结果表明,采用该方法构建的三维数据集可以有效解决未爆子弹药现有数据集数据量不足的问题,最后展望了数据集构建方法的未来发展方向。

基于SIFT和INIR的地表未爆子弹药检测方法研究

采用基于SIFT(尺度不变特征变换)算法的可见光同源图像配准检测方法解决地表未爆子弹药检测问题,并通过试验验证了该方法的可行性,但也发现存在虚警误判的问题。在同源图像配准检测的基础上,提出了基于SIFT和INIR(图像邻域信息重建)的可见光-红外异源图像差异性检测方法,该方法有效解决了误判漏判的问题。对比试验表明,异源图像差异性检测方法的检测精度相较于同源图像配准检测有了较大提升,但也导致无人机载荷平台单次工作时间大幅减少,为下一步地表未爆子弹药目标的准确识别定位提供了有力的技术支撑。

不同形状子弹在SHPB装置上的波形数值模拟研究

为探究不同形状子弹对加载的影响,使用LS-DYNA对14种不同形状、尺寸的子弹在SHPB装置入射杆上产生的加载波进行数值仿真,在冲击速度恒定为5 m/s的情况下,子弹对相同尺寸(50 mm)入射杆进行冲击,重点分析子弹产生加载波的波形。结果表明,对于等截面子弹,子弹截面尺寸不变时,随着子弹长度的增加,加载波的平台段随之变长;子弹长度不变时,随着子弹截面尺寸的增加,峰值应力也随之增加;但无论是子弹长度还是子弹的截面尺寸对上升至峰值应力所需时间几乎没有影响;对于变截面子弹,截面尺寸不变时,随着子弹尾部长度的增加,加载波的波形更接近半正弦波,峰值应力增大,加载波上升时间基本一致;当子弹尾部长度相同时,随着子弹头直径的减小,峰值应力变大,加载波上升时间基本一致。

基于人工智能的子弹时间虚拟拍摄系统研究

针对虚拟拍摄子弹时间系统存在不连续感、无法扣除背景、系统不稳定和设备成本昂贵等问题,提出一种基于人工智能的子弹时间虚拟拍摄方法。方法采用廉价的网络摄像头阵列,构建拍摄系统,采用自定义的标定和数据传输方案,采用嵌入式设备作为数据中转。对于输出结果的后期处理,采用预训练的神经网络辅助完成后期画面的拼接处理和优化。借助这一方法,研制出一种简单易行的子弹时间虚拟拍摄系统。实验表明,上述系统解决了子弹时间视频的不连续感和扣除背景问题,保证了系统稳定性和输出结果的可用性,并且,大幅度降低了构建虚拟拍摄子弹时间系统的成本。

大型液化石油气覆土子弹罐的设计与制造

液化石油气覆土子弹罐作为一种新型的常温液化烃储存容器,因其能有效防止介质沸腾膨胀爆炸,且不受附近热源、爆炸冲击波、外部撞击等突发事件的影响,越来越受到业内认可。以某项目丁二烯覆土罐为例,介绍丁二烯覆土罐的结构及其设计原则,探讨壳体、加强圈、接管及防腐涂敷等工序的制造要求,为大型液化石油气覆土罐的设计及制造提供参考。

从中子到原子弹:詹姆斯·查德威克的科学之路

梳理了查德威克从发现中子、改革利物浦大学物理系、领导莫德委员会到参与曼哈顿工程的科学工作和贡献,继而揭示其学术成长历程及角色的转变.

中国第一颗原子弹试验成功

20世纪60年代,国际“气候”还是那样地紧张。中国科技事业突飞猛进地发展,越来越让西方惶恐不安。美国《星期六晚邮报》的署名文章《禁试的实际意义》,就透露了美国总统有计划希望“使中国共产党人在核方面绝育”的信息。国际上对中国核试验的猜测以及霸权主义者要对中国核工业实施打击的扬言,不能不使中国首次核试验最高领导机构--中央专门委员会在对中国首次核试验的时间和组织领导进行决策时,慎之又慎。

浅析电影《让子弹飞》的蒙太奇手法运用

在电影艺术中,蒙太奇手法是一种组接和构成的艺术手段。《让子弹飞》融合了文艺片和商业片的元素,因其独特的故事情节和精湛的拍摄技术引起了大众的广泛关注。本文旨在探讨该电影中蒙太奇手法的运用,希望能让读者对该片的电影语言有更深入的理解。

邓稼先--中国原子弹之父

他是中国科学院院士,他是中华民族核武器事业的奠基人和开拓者,1958年至1986年的28年间,他隐姓埋名,把自己的一切都奉献给了国家,他就是被誉为“两弹元勋”的邓稼先。

穿越原子弹的百年传奇——记物理大师奥本海默

他被誉为人类的“原子弹之父”。他才华横溢,综合能力强,对曼哈顿计划的成功起到了重要作用。他不仅对物理学,而且对美国国家安全利益都有重要贡献。他,就是罗伯特•奥本海默!“为人类盗取火种的普罗米修斯,是光明的化身,也可以是死神的化身。”克里斯托弗•诺兰在电影《奥本海默》开篇就引入的这句话,引人深思,不仅打动了无数观众,也打动了奥斯卡金像奖的评委。

采用多种红外视距模型的子弹辐射探测系统作用距离分析

本文基于子弹飞行过程中的红外辐射特性和热成像模型,结合大气对红外辐射吸收和散射衰减,在不同距离处将子弹热成像模型视为扩展源目标和点源目标,利用最小可探测温差(MDTD)、最小可分辨温差(MRTD)和噪声等效功率(NEP)分别给出了相应红外视距模型的估算方法。根据红外热像仪常用参数以3种蒙皮温度给出了3种不同模型下子弹辐射作用距离的计算实例及结果:MDTD模型下得到的作用距离最长,MRTD模型计算所得的作用距离约为MDTD模型的2/3,由NEP模型计算所得的作用距离最短,不到MDTD模型视距的1/2。研究表明,实际设计时应根据不同的系统性能选择作用距离模型。

子弹撞击对发射药易损性响应影响研究

选用单基药、双基药、太根药和硝基胍药等发射药,采用速度为(850±20)m·s-1的12.7 mm标准穿甲弹撞击样弹,研究子弹撞击机械刺激下发射药的易损性响应特性和影响因素。结果表明:子弹撞击对发射药的易损性响应程度与发射药能量水平无明显对应关系,但与其配方组分、药型以及子弹的穿透深度有一定关系;约束条件对发射药子弹撞击下易损性响应影响明显,发射药在强约束条件下发生燃烧甚至比燃烧更剧烈的反应,而在弱约束条件下未发生燃烧反应。

降低集束子弹药未爆弹率的技术路线

为了探索降低集束子弹药未爆弹率的方法,分析了可采用的技术改进方式,提出了依据自毁作用逻辑时序区分引信,对集束子弹药引信结构简化后建立了四种典型的可靠性模型,应用蒙特卡洛法对四种模型进行了打靶仿真,并与试验数据进行了对比。结果说明"基本"型很难达到未爆弹率不超过1%的要求,"共用保险"型能在一定程度上提高子弹药的综合发火率,但提高程度有限,"独立保险"型、"抛撒启动"型大幅提高子弹药的发火率,较容易达到未爆弹率不超过1%的要求。

旋转自稳定末敏子弹运动特性分析

为研究某型旋转自稳定末敏子弹运动特性,充分考虑末敏子弹的结构强非对称特点和其初始抛撒条件,引入动不平衡弹体模型,推导超大攻角条件下子弹的空间6自由度弹道方程,计算分析子弹的稳态扫描运动特性。结果表明:子弹体的质量分布非对称和初始抛撒角速度是子弹药实现稳态扫描运动的必要条件;子弹扫描频率只由抛撒角速度ω_(σ0)决定,且和ω_(σ0)正相关;初始俯仰角φ_(a0)≥0°时,扫描角整体呈增大趋势,初始俯仰角φ_(a0)<0°时,扫描角整体变化趋势为先减小后增大;扫描面积与配重-全弹质量比、初始俯仰角、初始偏航角和初始角速度呈正相关,与均质圆柱体转动惯量比呈负相关。

岩石SHPB试验中子弹形状对加载波形的数值模拟

利用有限元分析软件LS-DYNA对几种不同几何形状入射子弹在霍普金森压杆试验实验中产生的加载波形进行了数值模拟,在入射杆尺寸与撞击速度恒定的情况下,重点探讨入射子弹的几何形状对于加载波形的影响,为设计能打出近似理想半正弦波(或钟形波)的子弹提供理论依据。模拟研究发现:等截面子弹长度与加载波持续时间成正相关;锥形子弹末端截面直径越小,加载波上升沿时与脉冲持续时间越长,同时波形也越趋向于钟形波,但应力峰值则降低;对于本文设计的变截面子弹,其等截面段越长,加载波形越趋向于半正弦波。