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高速机动条件下坦克行进间火炮非线性振动动力学研究 预览
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作者 陈宇 杨国来 +1 位作者 付羽翀 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第7期1339-1348,共10页
为研究高速机动条件下坦克行进间非线性振动情况,基于动态协同仿真方法,建立了坦克行进间机械、电气与液压联合仿真模型。分别在机电一体化仿真软件Amesim中建立液压子系统模型,在仿真软件MATLAB/Simulink中建立控制子系统模型,在多体... 为研究高速机动条件下坦克行进间非线性振动情况,基于动态协同仿真方法,建立了坦克行进间机械、电气与液压联合仿真模型。分别在机电一体化仿真软件Amesim中建立液压子系统模型,在仿真软件MATLAB/Simulink中建立控制子系统模型,在多体系统动力学软件RecurDyn中建立考虑身管柔性等多个非线性因素的坦克机械系统模型。运用谐波叠加法分别编写了考虑左右履带不平度相干性的D级、F级三维路面不平度计算程序。动力学计算结果表明:身管柔性会造成炮口振动的振幅大于摇架处;当路面不平度较小且行驶速度较低时,炮口相对于摇架整体向下弯曲;随着路面不平度的增大和行驶速度的提高,车体及摇架稳定性急剧恶化,稳定器无法保证稳定精度,此时,身管柔性造成的炮口与摇架处高低角位移差异显著减小;身管柔性因素对于射击精度的影响难以通过简单的静态修正得以解决,还需综合考虑坦克的行驶工况。 展开更多
关键词 坦克 高速机动 非线性振动 协同仿真 炮口振动
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基于非层次型改进二级求解技术的大口径火炮多学科优化设计 预览
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作者 王浩 葛建立 +2 位作者 王知 杨国来 《弹道学报》 CSCD 北大核心 2019年第1期7-13,共7页
以某大口径火炮为研究对象,研究该火炮弹-炮-药一体化设计中弹、炮、药参数的更优匹配关系。基于内弹道、外弹道及终点效应3个子学科的内部耦合关系,以弹丸最大初速、火药利用效率、射程及杀伤面积为优化目标,借助Isight集成优化平台,... 以某大口径火炮为研究对象,研究该火炮弹-炮-药一体化设计中弹、炮、药参数的更优匹配关系。基于内弹道、外弹道及终点效应3个子学科的内部耦合关系,以弹丸最大初速、火药利用效率、射程及杀伤面积为优化目标,借助Isight集成优化平台,采用非层次型改进二级求解策略,建立了系统学科及某大口径火炮弹-炮-药一体化多学科优化模型。相比于传统的单目标优化方法,该模型充分发挥了各个子学科的自治能力,借助系统学科的统筹协调,避免了优化目标的过度劣化,实现了火炮综合性能的改善。 展开更多
关键词 弹-炮-药一体化 多目标优化设计 全弹道
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基于异常压力场的火炮身管断裂失效再现数值模拟 预览 被引量:1
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作者 于情波 杨国来 +2 位作者 葛建立 曹杰 《弹道学报》 CSCD 北大核心 2018年第1期80-86,共7页
针对某坦克炮实弹射击出现身管断裂失效的情况,采用问题再现、原因分析、计算分析和效果验证等研究方法,利用LS-DYNA程序流固耦合算法,以等量TNT爆轰产生的高压气体流场近似代替实际火药气体作用,采用基于显式积分的拉格朗日-欧拉耦合... 针对某坦克炮实弹射击出现身管断裂失效的情况,采用问题再现、原因分析、计算分析和效果验证等研究方法,利用LS-DYNA程序流固耦合算法,以等量TNT爆轰产生的高压气体流场近似代替实际火药气体作用,采用基于显式积分的拉格朗日-欧拉耦合算法解决流体与固体的耦合,建立了高压气体与身管之间相互作用的数值模拟,解决了流体形变引起的计算困难问题。引入Johnson-Cook塑性模型以及断裂失效模型描述身管材料动力学响应,在预置初始裂纹的情况下对身管在异常内压下的动力学响应进行了数值计算及分析。数值模拟结果较好地描述了身管材料在异常压力作用下的断裂失效机理,再现了身管发生撕裂损伤破坏的过程,为火炮使用安全性以及故障分析提供了参考。 展开更多
关键词 火炮身管 流固耦合 拉格朗日-欧拉耦合算法 数值模拟
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强冲击载荷下永磁式电涡流阻尼器阻力特性及优化研究 预览
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作者 李子轩 杨国来 +2 位作者 王丽群 于情波 《兵工学报》 CSCD 北大核心 2018年第4期664-671,共8页
为研究并减弱永磁式圆筒型电涡流阻尼器在强冲击载荷下去磁效应对火炮后坐阻力的影响,根据其工作原理,对永磁体励磁等效处理,得到不同磁体数目下后坐阻力。建立电涡流阻尼器动力学模型,分析了去磁效应的存在,研究了不同磁靴厚度、内筒... 为研究并减弱永磁式圆筒型电涡流阻尼器在强冲击载荷下去磁效应对火炮后坐阻力的影响,根据其工作原理,对永磁体励磁等效处理,得到不同磁体数目下后坐阻力。建立电涡流阻尼器动力学模型,分析了去磁效应的存在,研究了不同磁靴厚度、内筒厚度、外筒厚度对阻力特性的影响。对内筒分段处理,建立强冲击载荷下后坐阻力优化模型。通过最优拉丁方进行试验设计,利用径向基神经网络与带精英策略的非支配排序遗传算法对后坐阻力规律进行多目标优化研究。研究结果表明:优化后后坐阻力曲线平台效应增强,优化方法、对象有效;涡流阻尼力由强变弱、复进机力占主导时的后坐阻力峰值分别降低了12.6%、2.3%,有效减弱了电涡流阻尼器后坐过程去磁效应的影响。 展开更多
关键词 火炮 制退机 电涡流阻尼器 强冲击载荷 去磁效应 阻力特性 优化
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基于火药燃气压力空间变化的火炮发射动力学研究 预览 被引量:1
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作者 于情波 杨国来 +2 位作者 葛建立 萧辉 《振动与冲击》 CSCD 北大核心 2018年第17期141-147,共7页
针对身管振动对弹丸内弹道时期运动形态的激励作用,建立以振动理论为基础的弹丸与身管相互耦合问题的有限元动力学模型。通过用户自定义子程序实现了模块装药下弹丸膛内运动与火药燃烧规律相互关联的动力学过程,并实现了火药燃气压力作... 针对身管振动对弹丸内弹道时期运动形态的激励作用,建立以振动理论为基础的弹丸与身管相互耦合问题的有限元动力学模型。通过用户自定义子程序实现了模块装药下弹丸膛内运动与火药燃烧规律相互关联的动力学过程,并实现了火药燃气压力作用于身管内壁并随弹丸运动而变化的荷载条件,解决了以往燃气压力径向效应加载不准甚至无法加载的问题,得到了在相同射击条件下试验测试数据和仿真计算结果的对比曲线,以及不同数值模拟环境下身管动力学时程曲线。结果表明该非线性动力学模型更能反映火炮实际发射环境,可以较真实地再现身管结构动力学响应过程,为火炮设计以及故障分析提供了更接近实际的参考数据。 展开更多
关键词 身管实际荷载条件 用户自定义子程序 弹炮耦合 数值模拟 空间变化
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火炮多柔体动力学结构优化研究 预览 被引量:2
6
作者 萧辉 杨国来 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第1期27-34,共8页
针对现有动力学优化方法很难对多体系统中的柔性体进行结构优化的问题,提出结合多学科代理模型法和改进的非支配排序遗传算法的多柔体动力学优化方法。以火炮炮口振动参数为输出,柔体模态参数和部分火炮总体参数为输入,在已验证的多体... 针对现有动力学优化方法很难对多体系统中的柔性体进行结构优化的问题,提出结合多学科代理模型法和改进的非支配排序遗传算法的多柔体动力学优化方法。以火炮炮口振动参数为输出,柔体模态参数和部分火炮总体参数为输入,在已验证的多体刚柔耦合模型的基础上,采用径向基函数-反向传播神经网络建立了具有良好泛化能力和预测精度的代理模型。利用改进的非支配排序遗传算法对各炮口振动参数进行动力学优化,采用max-min准则从优化得到的Pareto最优解集中优选出一个较为兼顾各优化目标的解,与原模型结果对比,优化效果明显。该方法能用于火炮多柔体动力学结构优化,也为火炮总体结构设计和相关优化提供了一定的参考。 展开更多
关键词 兵器科学与技术 多柔体优化 炮口振动 径向基函数-反向传播神经网络 代理模型 遗传算法
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火炮后坐阻力的区间不确定性优化研究 预览
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作者 李荣 杨国来 +1 位作者 萧辉 《弹道学报》 CSCD 北大核心 2017年第2期78-84,共7页
为减小火炮炮架受力,获得更优后坐阻力规律,进行了后坐流液孔尺寸的区间不确定性优化研究。结合公差带定义了三参数区间,构建了基于三参数区间的不确定性优化模型及算法;以流液孔的几何尺寸为不确定性变量,利用上述方法对节制杆形... 为减小火炮炮架受力,获得更优后坐阻力规律,进行了后坐流液孔尺寸的区间不确定性优化研究。结合公差带定义了三参数区间,构建了基于三参数区间的不确定性优化模型及算法;以流液孔的几何尺寸为不确定性变量,利用上述方法对节制杆形状尺寸进行了区间优化设计;优化求解了不同公差等级的节制杆外径。研究结果表明:优化后的后坐阻力峰值区闻更小,后坐阻力曲线更加平缓,充满度更好。实现了节制杆外径尺寸设计与公差设计的同步优化,得到了兼顾工艺性和后坐阻力的节制杆外径设计方案。 展开更多
关键词 火炮 后坐阻力 结构设计 区间优化 尺寸不确定性
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基于自适应神经网络的火炮身管结构优化研究 预览 被引量:1
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作者 萧辉 杨国来 +2 位作者 葛建立 于清波 《兵工学报》 CSCD 北大核心 2017年第10期1873-1880,共8页
针对火炮多学科优化设计存在计算量大、收敛慢和易陷入局部最优的问题,提出一种基于自适应径向基函数(RBF)神经网络的结构优化方法。编程计算火炮高低温压力曲线,并对ABAQUS有限元软件二次开发将其加载进有限元模型以获取身管的优化... 针对火炮多学科优化设计存在计算量大、收敛慢和易陷入局部最优的问题,提出一种基于自适应径向基函数(RBF)神经网络的结构优化方法。编程计算火炮高低温压力曲线,并对ABAQUS有限元软件二次开发将其加载进有限元模型以获取身管的优化目标值,构建其与设计变量间自适应RBF神经网络模型。引入罚函数法处理约束条件,采用遗传算法在模型中求解寻优。每次优化迭代时利用建立的局部和全局分析模型分别选取更新点,增加样本点来更新神经网络,以提高神经网络的局部和全局预测能力。采用典型函数算例和某火炮身管结构多目标优化,实例验证了所提出优化策略的有效性。研究结果表明:身管优化后质量减小了6.63%,结构刚度提高了5.60%,最大等效应力减小了6.34%;与仅使用遗传算法相比,该方法所需的有限元模型调用次数降低了86.5%,运行时间减少了83.3%,为火炮结构设计和优化提供了参考。 展开更多
关键词 兵器科学与技术 火炮身管 多学科多目标结构优化 自适应神经网络 再采样策略
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弹带材料对挤进过程的影响分析研究 预览 被引量:2
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作者 王鹏 葛建立 +2 位作者 梁传建 徐锐 《机械制造与自动化》 2016年第1期54-57,共4页
以常用铜弹带材料属性研究和本构关系为基础.研究了在某大口径火炮中弹带材料对挤进过程的影响规律。使用有限元软件ABAQUAS建立弹带挤进系统模型.采用Johnson—Cook本构模型描述材料的接触失效,利用显示数值积分算法对弹带挤进过程... 以常用铜弹带材料属性研究和本构关系为基础.研究了在某大口径火炮中弹带材料对挤进过程的影响规律。使用有限元软件ABAQUAS建立弹带挤进系统模型.采用Johnson—Cook本构模型描述材料的接触失效,利用显示数值积分算法对弹带挤进过程的非线性动力学行为进行了数值模拟。分别对4种不同的铜弹带材料进行了数值计算。经过4种结果的对比分析,得到了铜材性质对挤进过程影响的机理,并提出了新型塑性弹带材料的研究方向。研究结果可为大口径火炮弹带材料的优化和研究提供一定的参考。 展开更多
关键词 火炮 弹带材料 挤进过程 数值模拟 本构模型
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考虑耳轴-轴承间隙的自行高炮行进间射击炮IEI响应研究 预览 被引量:3
10
作者 谢润 杨国来 +2 位作者 徐锐 王鹏 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2015年第16期156-160,169共6页
为研究耳轴-轴承间接触碰撞及间隙对自行高炮行进间射击时炮口响应影响,采用基于Lankarani—Ni.kravesh接触碰撞理论改进的含间隙旋转铰接触碰撞力数值方法,描述不同间隙的自行高炮耳轴-轴承约束关系。利用谐波叠加法重构符合路面分... 为研究耳轴-轴承间接触碰撞及间隙对自行高炮行进间射击时炮口响应影响,采用基于Lankarani—Ni.kravesh接触碰撞理论改进的含间隙旋转铰接触碰撞力数值方法,描述不同间隙的自行高炮耳轴-轴承约束关系。利用谐波叠加法重构符合路面分级标准的不平度,考虑身管柔性建立含耳轴-轴承间隙的刚柔耦合自行高炮发射动力学模型。数值计算获得不同间隙下自行高炮行进间射击炮口动态响应,并与耳轴一轴承理想旋转铰模型对比分析。结果表明,耳轴-轴承间接触碰撞对炮口高低、方向射角影响程度不同,对方向角速度影响最明显;耳轴-轴承间隙与炮口响应并非对应的线性变化关系。 展开更多
关键词 自行高炮 行进间射击 间隙 炮口响应 路面谱
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高速摄影技术在火炮运动学分析中的测试误差研究 预览 被引量:1
11
作者 徐锐 杨国来 +3 位作者 陈强 王晓锋 葛建立 《南京理工大学学报:自然科学版》 CAS CSCD 北大核心 2015年第5期523-530,共8页
为了将高速摄影技术更好地应用于火炮运动学分析,该文从测试器材、测试环境以及实践操作3方面分析讨论了高速摄影机、光学镜头、光线传输、振动冲击、摄影光位、曝光时间和坐标标定等因素对测试误差造成的影响,并针对各因素设计了减少... 为了将高速摄影技术更好地应用于火炮运动学分析,该文从测试器材、测试环境以及实践操作3方面分析讨论了高速摄影机、光学镜头、光线传输、振动冲击、摄影光位、曝光时间和坐标标定等因素对测试误差造成的影响,并针对各因素设计了减少误差的方法。 展开更多
关键词 高速摄影 火炮 运动学 误差
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某大口径榴弹炮弹带挤进过程数值模拟研究 预览 被引量:22
12
作者 杨国来 +2 位作者 王鹏 葛建立 谢润 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第2期206-213,共8页
为探索某大口径榴弹炮发射条件下弹带挤进过程的力学机理,建立了弹带挤进坡膛的有限元模型。通过数值模拟研究弹带的动态挤进过程,分析弹带变形及刻槽形成过程,计算得到弹带动态挤进阻力、挤进压力和弹丸运动规律,给出了最大挤进阻力值... 为探索某大口径榴弹炮发射条件下弹带挤进过程的力学机理,建立了弹带挤进坡膛的有限元模型。通过数值模拟研究弹带的动态挤进过程,分析弹带变形及刻槽形成过程,计算得到弹带动态挤进阻力、挤进压力和弹丸运动规律,给出了最大挤进阻力值、挤进压力值及对应时刻弹丸速度值。研究结果表明,挤进过程中弹带材料经历塑性变形流动,发生剪切失效占主导的韧性断裂并形成刻槽,弹带挤进后具有明显的层状特征,其内部区域的塑性变形量很小,弹带绝热变形产生的热量不足以使弹带材料熔化。文中采用的实验测试数据为数值模拟研究提供了支持,下一步工作的重点是开展针对弹带动态挤进阻力及弹丸运动规律的实验研究。 展开更多
关键词 兵器科学与技术 弹带挤进 弹带变形 挤进阻力 挤进压力 有限元模拟
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基于Johnson-Cook本构模型的弹带挤进过程数值模拟 预览 被引量:10
13
作者 王鹏 杨国来 +2 位作者 葛建立 梁传建 《弹道学报》 CSCD 北大核心 2015年第2期55-61,共7页
采用非线性有限元数值模拟的方法对某大口径火炮弹带挤进过程的力学机理进行了研究。基于JohnsonCook动态本构模型并结合实验测试数据,在有限元软件ABAQUS中建立了挤进过程的非线性动力学模型,利用显式数值积分算法对弹带挤进过程的非... 采用非线性有限元数值模拟的方法对某大口径火炮弹带挤进过程的力学机理进行了研究。基于JohnsonCook动态本构模型并结合实验测试数据,在有限元软件ABAQUS中建立了挤进过程的非线性动力学模型,利用显式数值积分算法对弹带挤进过程的非线性动力学进行了数值模拟。通过数值计算,分析了弹带刻槽形成过程,得到了弹丸挤进运动规律、动态挤进阻力及挤进压力值,获得了摩擦性质对弹带挤进过程的影响规律。结果表明:摩擦系数越大,挤进时间越长,挤进阻力越大,对应的挤进压力也就越高。研究结果可为大口径火炮、弹丸和装药设计研究提供一定的参考。 展开更多
关键词 火炮 弹带挤进 本构关系 挤进阻力 数值模拟
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半密闭爆发器式火炮模拟后坐系统动力学研究 预览
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作者 杨国来 +2 位作者 易群智 袁人枢 葛建立 《南京理工大学学报:自然科学版》 CAS CSCD 北大核心 2013年第5期687-691,共5页
为了研制火炮发射动力学机理研究试验平台,提出了一种带液压缓冲缸的半密闭爆发器驱动火炮模拟后坐设计方案,建立了考虑液压缓冲和排气泄压过程的模拟后坐系统动力学和内弹道的分析模型。组建了试验测试系统,利用高速摄影相机测试后坐... 为了研制火炮发射动力学机理研究试验平台,提出了一种带液压缓冲缸的半密闭爆发器驱动火炮模拟后坐设计方案,建立了考虑液压缓冲和排气泄压过程的模拟后坐系统动力学和内弹道的分析模型。组建了试验测试系统,利用高速摄影相机测试后坐位移和速度,采用压电式压力传感器测试半密闭爆发器燃烧室火药气体压力。理论计算与试验测试结果有良好的一致性,验证了所建模型的正确性。 展开更多
关键词 火炮 模拟后坐 半密闭爆发器 内弹道 液压缓冲 泄压
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某火炮上架结构改进设计 预览 被引量:13
15
作者 杨国来 葛建立 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第11期1281-1285,共5页
为解决某火炮上架刚度较差问题,利用基于传力路径下的结构优化设计方法,进行了上架改进设计。通过有限元静态刚强度计算,分析了原上架设计中的薄弱环节。运用拓扑优化方法找到结构的主传力路径,寻求最佳材料分布,修改了上架筋板布... 为解决某火炮上架刚度较差问题,利用基于传力路径下的结构优化设计方法,进行了上架改进设计。通过有限元静态刚强度计算,分析了原上架设计中的薄弱环节。运用拓扑优化方法找到结构的主传力路径,寻求最佳材料分布,修改了上架筋板布局。采用尺寸优化方法进行详细设计,确定了上架主要板件的厚度尺寸。对改进前后上架结构的刚强度进行了对比和分析,结果表明改进设计的上架刚度有较大幅度提高,最大位移减小了32.7%,左右耳轴室中心变位差减小了52.1%,且最大应力降低20.0%,而结构质量仅增加了1.9kg,达到了改进设计目标。 展开更多
关键词 机械设计 上架 拓扑优化 尺寸优化 传力路径
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