短间隔多次高冲击实验装置关键技术研究
发布时间：2023-03-11 02:28
现代工业和军事技术的发展过程中,具有反复作用特征的多次冲击载荷越来越多的涌现在工业生产和军事应用中,例如冲击钻钻孔过程、地基夯实过程、土层及岩层钎探过程、大坝的落石冲击过程以及弹药对多层硬目标的侵彻等,研究这些过程中结构在多次冲击载荷作用下的响应特性、结构安全性以及疲劳寿命具有重要的经济价值和军事意义。本文针对具有代表性的多次冲击载荷呈现形式——弹药对多层硬目标侵彻过程为研究对象,设计了一种多次冲击实验装置,产生波形特征可调的多次冲击过载,实现多层侵彻过程载荷特征的模拟,同时为各种其他特征的多次冲击过程载荷模拟提供设计参考。现代战争中,指挥枢纽、多层防御工事、重要桥梁等关键设施常采用复杂坚固的防护结构,其强度普遍大于40MPa,使用弹药对其进行侵彻时对侵彻弹药配置的引信产生冲击加速度达到上万g,对引信的性能可靠性和结构强度提出了很高的要求。目前对侵彻引信进行考核的手段主要采用靶场试验,靶场试验考核可信度高,但存在试验周期长与试验费用高等缺点。迫切需要建立对侵彻引信性能的实验室考核方法,在实验室内验证侵彻引信的结构安全性、起爆控制策略正确性、弹引接口的传递特性等性能。现有实验室内的引信性...
【文章页数】：179 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
1 绪论
1.1 选题背景及意义
1.2 国内外硬目标侵彻引信的发展历程及发展趋势
1.2.1 硬目标侵彻引信的发展历程
1.2.2 国外硬目标侵彻引信的现状及发展趋势
1.2.3 国内硬目标侵彻引信的发展现状
1.3 多次冲击试验方法现状
1.3.1 常用的引信验证方法
1.3.2 实验室多次冲击实验验证方法的现状
1.4 本文研究内容及行文安排
2 硬目标侵彻过程信号关键特征分析
2.1 典型目标分类
2.2 典型目标特性分析
2.3 硬目标侵彻过程分析
2.3.1 钢筋混凝土结构模型
2.3.2 钢筋混凝土的破坏机理
2.3.3 混凝土材料本构方程
2.3.4 钢筋材料对侵彻过程的影响
2.4 典型目标理论建模与仿真
2.4.1 模型建立
2.4.2 材料模型设置
2.4.3 接触设置、约束设置与运动参数设置
2.4.4 仿真结果
2.5 硬目标侵彻信号关键特征
2.5.1 侵彻厚目标加速度信号特征
2.5.2 侵彻多层目标加速度信号特征
2.5.3 侵彻复杂目标加速度信号特征
2.6 本章小结
3 短间隔多次高冲击实验系统总体方案设计
3.1 系统性能及设计要求分析
3.2 系统方案筛选
3.3 模拟试验系统关键参数分析
3.3.1 多次冲击实验装置运动分析
3.3.2 多次冲击实验装置关键参数选取
3.3.3 多次冲击试验台实物
3.3.4 多次冲击信号与多层侵彻信号对比
3.4 冲击信号采集
3.4.1 PXI数据采集系统
3.4.2 冲击信号处理
3.5 安全防护
3.5.1 地基隔振
3.5.2 动平衡问题
3.6 本章小结
4 含间隙运动副运动学研究
4.1 多次冲击载荷下含间隙运动副力学模型
4.1.1 含间隙运动副接触力学模型
4.1.2 运动副撞击局部变形的简化力学模型
4.1.3 含间隙运动副摩擦力模型
4.2 含间隙运动副二维运动模型
4.3 摩擦对含间隙运动副运动周期的影响
4.4 含间隙机构动态特性数值仿真分析
4.4.1 基于四阶龙格库塔法的数值计算方法
4.4.2 含间隙平面副仿真模型
4.4.3 仿真结果与分析
4.5 含间隙机构运动状态动态图像识别
4.5.1 图像轮廓边缘特征提取
4.5.2 帧差法运动检测
4.5.3 霍夫变换检测圆
4.5.4 手动取点法图像运动分析
4.5.5 手动取点误差分析
4.6 本章小结
5 多层侵彻模拟装置波形控制方法
5.1 冲击过程波形控制
5.1.1 冲击过程变形方程
5.1.2 基于Hertz弹簧的冲击脉宽计算
5.1.3 基于能量损失的冲击幅值计算
5.2 多次冲击间隔控制方法
5.2.1 转速测量方法
5.2.2 转速控制方法
5.2.3 测量头复位速度影响因素分析
5.3 基于液压系统的退让机构设计
5.3.1 液压系统设计
5.3.2 液压系统运动分析
5.3.3 液压系统推进速度实验
5.4 液压退让机构动作时序分析
5.5 振动模态分析
5.5.1 模态参数的时域辨识方法
5.5.2 转台支架的振动模态分析
5.6 本章小结
6 弹引接口结构传递特性研究
6.1 非金属垫片缓冲原理研究
6.1.1 常用缓冲材料
6.1.2 基于二阶系统的柔性垫片缓冲原理研究
6.1.3 基于气垫结构的柔性垫片缓冲原理研究
6.2 垫片力学性能实验研究
6.2.1 静态力学实验
6.2.2 动态力学实验
6.3 引信弹载环境振荡研究
6.3.1 弹载结构振荡现象
6.3.2 弹载振荡来源分析
6.4 本章小结
7 短间隔多次高冲击实验装置实验
7.1 多层侵彻过程的模拟实验方案设计
7.2 模拟实验数据处理
7.2.1 引信弹载存储数据
7.2.2 引信壳体结构加速度数据
7.2.3 转台瞬时转速计算
7.2.4 转台支架的冲击过程响应
7.3 模拟层数可识别性验证
7.3.1 侵彻引信起爆控制策略
7.3.2 基于下降沿的侵彻状态识别
7.3.3 多次冲击过程模拟层数信息验证
7.3.4 多层侵彻模拟层数的适用性分析
7.4 本章小结
8 总结及展望
8.1 本文的工作总结
8.2 本文的研究成果总结
8.3 本文的创新点
8.4 后续工作展望
致谢
参考文献
附录
本文编号：3759018
【文章页数】：179 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
1 绪论
1.1 选题背景及意义
1.2 国内外硬目标侵彻引信的发展历程及发展趋势
1.2.1 硬目标侵彻引信的发展历程
1.2.2 国外硬目标侵彻引信的现状及发展趋势
1.2.3 国内硬目标侵彻引信的发展现状
1.3 多次冲击试验方法现状
1.3.1 常用的引信验证方法
1.3.2 实验室多次冲击实验验证方法的现状
1.4 本文研究内容及行文安排
2 硬目标侵彻过程信号关键特征分析
2.1 典型目标分类
2.2 典型目标特性分析
2.3 硬目标侵彻过程分析
2.3.1 钢筋混凝土结构模型
2.3.2 钢筋混凝土的破坏机理
2.3.3 混凝土材料本构方程
2.3.4 钢筋材料对侵彻过程的影响
2.4 典型目标理论建模与仿真
2.4.1 模型建立
2.4.2 材料模型设置
2.4.3 接触设置、约束设置与运动参数设置
2.4.4 仿真结果
2.5 硬目标侵彻信号关键特征
2.5.1 侵彻厚目标加速度信号特征
2.5.2 侵彻多层目标加速度信号特征
2.5.3 侵彻复杂目标加速度信号特征
2.6 本章小结
3 短间隔多次高冲击实验系统总体方案设计
3.1 系统性能及设计要求分析
3.2 系统方案筛选
3.3 模拟试验系统关键参数分析
3.3.1 多次冲击实验装置运动分析
3.3.2 多次冲击实验装置关键参数选取
3.3.3 多次冲击试验台实物
3.3.4 多次冲击信号与多层侵彻信号对比
3.4 冲击信号采集
3.4.1 PXI数据采集系统
3.4.2 冲击信号处理
3.5 安全防护
3.5.1 地基隔振
3.5.2 动平衡问题
3.6 本章小结
4 含间隙运动副运动学研究
4.1 多次冲击载荷下含间隙运动副力学模型
4.1.1 含间隙运动副接触力学模型
4.1.2 运动副撞击局部变形的简化力学模型
4.1.3 含间隙运动副摩擦力模型
4.2 含间隙运动副二维运动模型
4.3 摩擦对含间隙运动副运动周期的影响
4.4 含间隙机构动态特性数值仿真分析
4.4.1 基于四阶龙格库塔法的数值计算方法
4.4.2 含间隙平面副仿真模型
4.4.3 仿真结果与分析
4.5 含间隙机构运动状态动态图像识别
4.5.1 图像轮廓边缘特征提取
4.5.2 帧差法运动检测
4.5.3 霍夫变换检测圆
4.5.4 手动取点法图像运动分析
4.5.5 手动取点误差分析
4.6 本章小结
5 多层侵彻模拟装置波形控制方法
5.1 冲击过程波形控制
5.1.1 冲击过程变形方程
5.1.2 基于Hertz弹簧的冲击脉宽计算
5.1.3 基于能量损失的冲击幅值计算
5.2 多次冲击间隔控制方法
5.2.1 转速测量方法
5.2.2 转速控制方法
5.2.3 测量头复位速度影响因素分析
5.3 基于液压系统的退让机构设计
5.3.1 液压系统设计
5.3.2 液压系统运动分析
5.3.3 液压系统推进速度实验
5.4 液压退让机构动作时序分析
5.5 振动模态分析
5.5.1 模态参数的时域辨识方法
5.5.2 转台支架的振动模态分析
5.6 本章小结
6 弹引接口结构传递特性研究
6.1 非金属垫片缓冲原理研究
6.1.1 常用缓冲材料
6.1.2 基于二阶系统的柔性垫片缓冲原理研究
6.1.3 基于气垫结构的柔性垫片缓冲原理研究
6.2 垫片力学性能实验研究
6.2.1 静态力学实验
6.2.2 动态力学实验
6.3 引信弹载环境振荡研究
6.3.1 弹载结构振荡现象
6.3.2 弹载振荡来源分析
6.4 本章小结
7 短间隔多次高冲击实验装置实验
7.1 多层侵彻过程的模拟实验方案设计
7.2 模拟实验数据处理
7.2.1 引信弹载存储数据
7.2.2 引信壳体结构加速度数据
7.2.3 转台瞬时转速计算
7.2.4 转台支架的冲击过程响应
7.3 模拟层数可识别性验证
7.3.1 侵彻引信起爆控制策略
7.3.2 基于下降沿的侵彻状态识别
7.3.3 多次冲击过程模拟层数信息验证
7.3.4 多层侵彻模拟层数的适用性分析
7.4 本章小结
8 总结及展望
8.1 本文的工作总结
8.2 本文的研究成果总结
8.3 本文的创新点
8.4 后续工作展望
致谢
参考文献
附录
本文编号：3759018
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jingguansheji/3759018.html
