基于实测过载的弹体侵彻姿态角计算模型
发布时间：2021-08-18 08:11
通过对弹体运动坐标系与靶板固定坐标系关系的分析,推导出弹体引信内三轴加速度传感器实测过载的弹体姿态计算公式。采用LS-DYNA有限元分析软件对弹体高速侵彻多层金属靶板进行了仿真分析,得到了弹体引信的实时过载数据及弹体姿态变化情况。基于仿真获得的过载数据,利用本文推导的理论公式对弹体姿态变化进行了计算,并将理论计算结果与仿真结果进行了对比分析,结果显示姿态角误差在0°到5°之间,验证了该方法的有效性。
【文章来源】：兵器装备工程学报. 2020,41(08)北大核心
【文章页数】：4 页
【部分图文】：
弹体运动坐标系与靶板固定坐标系
采用有限元动力学软件LS-DYNA对弹体斜侵彻多层加筋钢靶板进行数值仿真，弹体采用各向同性弹塑性模型(*MAT＿PLASTIC＿KINEMATIC)，靶体采用Johnson-Cook材料模型(*MAT＿JOHNOSN＿COOK)以及Gruneisen状态方程(*EOS＿GRUNEISEN)，弹体和靶板分别为G50钢和922A(10CrNi2MoCu)钢，材料参数分别见表1、表2。弹体为?400 mm×1 300 mm的截卵型弹体，头部长560 mm，卵型半径为1 000 mm，靶板为含T型加强筋的均质靶板，弹体初始速度为1 200 m/s，计算时间步长为10μs。通过数值仿真可以得到三轴加速度传感器在靶板固定坐标系下的轴向加速度以及径向加速度，如图2所示。由仿真得到的三轴加速度传感器的过载信息推得实测过载信息前，首先需要对坐标系进行变换。一个点P在靶板固定坐标系下的坐标为P(x,y,z)，经坐标变换后在弹体运动坐标系下的坐标为P"(x",y",z")，坐标变换过程中平移量为，绕x轴旋转角为α，绕y轴旋转角为β，绕z轴旋转角为γ，示意图如图3所示。
由仿真得到的三轴加速度传感器的过载信息推得实测过载信息前，首先需要对坐标系进行变换。一个点P在靶板固定坐标系下的坐标为P(x,y,z)，经坐标变换后在弹体运动坐标系下的坐标为P"(x",y",z")，坐标变换过程中平移量为，绕x轴旋转角为α，绕y轴旋转角为β，绕z轴旋转角为γ，示意图如图3所示。式中:矩阵A为空间固定坐标系到弹体运动坐标系的变换矩阵。将仿真数据代入坐标系变换公式得到新的实测过载，如图4所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]弹药发展对引信技术的需求与推动[J]. 张合. 兵器装备工程学报. 2018(03)
[2]基于磁强计和MEMS陀螺的弹箭姿态探测系统[J]. 杜烨,冯顺山,苑大威,方晶,郑奕. 北京理工大学学报. 2014(12)
[3]基于三轴加速度传感器的弹体侵彻轨迹的实时计算[J]. 张建新,梁宛玉. 测试技术学报. 2014(01)
[4]弹体高速侵彻混凝土的效应实验[J]. 何翔,徐翔云,孙桂娟,沈俊,杨建超,金栋梁. 爆炸与冲击. 2010(01)
[5]侵彻弹对建筑物目标的毁伤仿真研究[J]. 张莉英,付宏鸽,郑广花. 战术导弹技术. 2010(01)
[6]弹体斜侵彻混凝土过程中的方向偏转[J]. 吕中杰,徐钰巍,黄风雷. 兵工学报. 2009(S2)
[7]弹体攻角侵彻混凝土数值模拟[J]. 马爱娥,黄风雷,初哲,李金柱. 爆炸与冲击. 2008(01)
[8]地磁陀螺组合弹药姿态探测技术研究[J]. 曹红松,冯顺山,赵捍东,金俊. 弹箭与制导学报. 2006(03)
[9]高速碰撞中攻角对动能弹侵彻多层间隔靶能力的影响[J]. 周翔,龙源,岳小兵. 弹道学报. 2004(04)
本文编号：3349542
【文章来源】：兵器装备工程学报. 2020,41(08)北大核心
【文章页数】：4 页
【部分图文】：
弹体运动坐标系与靶板固定坐标系
采用有限元动力学软件LS-DYNA对弹体斜侵彻多层加筋钢靶板进行数值仿真，弹体采用各向同性弹塑性模型(*MAT＿PLASTIC＿KINEMATIC)，靶体采用Johnson-Cook材料模型(*MAT＿JOHNOSN＿COOK)以及Gruneisen状态方程(*EOS＿GRUNEISEN)，弹体和靶板分别为G50钢和922A(10CrNi2MoCu)钢，材料参数分别见表1、表2。弹体为?400 mm×1 300 mm的截卵型弹体，头部长560 mm，卵型半径为1 000 mm，靶板为含T型加强筋的均质靶板，弹体初始速度为1 200 m/s，计算时间步长为10μs。通过数值仿真可以得到三轴加速度传感器在靶板固定坐标系下的轴向加速度以及径向加速度，如图2所示。由仿真得到的三轴加速度传感器的过载信息推得实测过载信息前，首先需要对坐标系进行变换。一个点P在靶板固定坐标系下的坐标为P(x,y,z)，经坐标变换后在弹体运动坐标系下的坐标为P"(x",y",z")，坐标变换过程中平移量为，绕x轴旋转角为α，绕y轴旋转角为β，绕z轴旋转角为γ，示意图如图3所示。
由仿真得到的三轴加速度传感器的过载信息推得实测过载信息前，首先需要对坐标系进行变换。一个点P在靶板固定坐标系下的坐标为P(x,y,z)，经坐标变换后在弹体运动坐标系下的坐标为P"(x",y",z")，坐标变换过程中平移量为，绕x轴旋转角为α，绕y轴旋转角为β，绕z轴旋转角为γ，示意图如图3所示。式中:矩阵A为空间固定坐标系到弹体运动坐标系的变换矩阵。将仿真数据代入坐标系变换公式得到新的实测过载，如图4所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]弹药发展对引信技术的需求与推动[J]. 张合. 兵器装备工程学报. 2018(03)
[2]基于磁强计和MEMS陀螺的弹箭姿态探测系统[J]. 杜烨,冯顺山,苑大威,方晶,郑奕. 北京理工大学学报. 2014(12)
[3]基于三轴加速度传感器的弹体侵彻轨迹的实时计算[J]. 张建新,梁宛玉. 测试技术学报. 2014(01)
[4]弹体高速侵彻混凝土的效应实验[J]. 何翔,徐翔云,孙桂娟,沈俊,杨建超,金栋梁. 爆炸与冲击. 2010(01)
[5]侵彻弹对建筑物目标的毁伤仿真研究[J]. 张莉英,付宏鸽,郑广花. 战术导弹技术. 2010(01)
[6]弹体斜侵彻混凝土过程中的方向偏转[J]. 吕中杰,徐钰巍,黄风雷. 兵工学报. 2009(S2)
[7]弹体攻角侵彻混凝土数值模拟[J]. 马爱娥,黄风雷,初哲,李金柱. 爆炸与冲击. 2008(01)
[8]地磁陀螺组合弹药姿态探测技术研究[J]. 曹红松,冯顺山,赵捍东,金俊. 弹箭与制导学报. 2006(03)
[9]高速碰撞中攻角对动能弹侵彻多层间隔靶能力的影响[J]. 周翔,龙源,岳小兵. 弹道学报. 2004(04)
本文编号：3349542
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