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四足打击平台多工况力学特性及射击扰动

工程科学学报 2024年第8期46卷 1434-1445页

作者：陆星宇曹岩枫庄圆高云龙康锦煜徐诚南京理工大学机械工程学院南京210094 中国电子科学研究院北京100041

足式打击平台在现代战争中具有巨大的军事潜力和作战效能.为探究发射载荷作用下足式打击平台的力学特性和射击扰动情况,以四足运动平台作为机动平台,在对其火力打击载荷进行结构设计的基础上,构建了平台的刚柔耦合发射动力学模型,并就... 详细信息

足式打击平台在现代战争中具有巨大的军事潜力和作战效能.为探究发射载荷作用下足式打击平台的力学特性和射击扰动情况,以四足运动平台作为机动平台,在对其火力打击载荷进行结构设计的基础上,构建了平台的刚柔耦合发射动力学模型,并就不同射击工况下四足打击平台的发射过程进行了仿真分析,最后对四足打击平台进行了实弹试验验证.结果表明:静载工况下,四足打击平台的关节力矩分布均呈现出不均匀态势,平台载弹量对各关节的力矩分配有着直接影响;动载工况下,发射载荷的作用给关节造成了较大的力矩冲击和振荡,并产生了射击枪口扰动,其中,连发工况由于多发振动的耦合作用,相较单发工况冲击力矩增长了25.8%,平均射击枪口扰动量达到2.15 mm;采用双向阻振缓冲器可有效地抑制打击平台连发射击扰动,平均射击枪口扰动量为1.02 mm;实弹试验表明相较于刚性连接,采用双向阻振缓冲器的四足打击平台其百米半数散布圆半径减小了47.0%.

关键词：足式打击平台动力学仿真刚柔耦合力学特性射击扰动

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UHMWPE层合板抗侵彻性能的试验研究

中国测试 2024年

作者：武江瞿畅刘苏苏张福豹孔春党董方栋曹岩枫瞬态冲击技术重点实验室南通大学机械工程学院南京理工大学机械工程学院

为研究超高分子量聚乙烯(UHMWPE)层合板的抗侵彻性能，制备了由不同层数UD(4UD、6UD、8UD)片材组成的相同面密度(9.6kg/m2)的UHMWPE层合板。采用弹道枪发射7.62mm铅芯弹进行侵彻试验，并对层合板的损伤形式与抗侵彻性能进行分析；建立8U... 详细信息

为研究超高分子量聚乙烯(UHMWPE)层合板的抗侵彻性能，制备了由不同层数UD(4UD、6UD、8UD)片材组成的相同面密度(9.6kg/m2)的UHMWPE层合板。采用弹道枪发射7.62mm铅芯弹进行侵彻试验，并对层合板的损伤形式与抗侵彻性能进行分析；建立8UD层合板的有限元模型，预测层合板的弹道极限，预测了层合板能量吸收量与铅芯弹入射速度的关系。结果表明：8UD-30层合板的抗侵彻性能最好；简单堆叠方式构成的层合板防弹性能更好；弹孔呈现方形是由于纤维束的0°/90°排列，及接触的先后顺序导致；有限元模型预测弹道极限速度位于565～570m/s；当铅芯弹入射速度位于570～815m/s，层合板的能量吸收值呈现先增加后减小的趋势。

关键词： UHMWPE UD布片材抗侵彻性能弹道极限

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表面肌电测试技术在研究生实验教学中的应用

科教文汇 2024年第1期 77-81页

作者：曹岩枫王亚平温垚珂南京理工大学机械工程学院江苏南京210094

利用表面肌电测试技术测量肌肉疲劳,开设研究型实验教学项目,让学生充分发挥主观能动性,独立设计实验方案,独立判断实验方案的合理性,以及运用基本实验技能进行实验操作和数据分析,熟练掌握表面肌电测试方法。该实验教学项目充实了兵器... 详细信息

利用表面肌电测试技术测量肌肉疲劳,开设研究型实验教学项目,让学生充分发挥主观能动性,独立设计实验方案,独立判断实验方案的合理性,以及运用基本实验技能进行实验操作和数据分析,熟练掌握表面肌电测试方法。该实验教学项目充实了兵器专业研究生的实验教学内容,能够培养学生的科学思维、创新精神和具体实验技能,为学生今后的科研和工作提供必要的实验手段。

关键词：表面肌电测试技术肌肉疲劳人机工效实验教学

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枪械出厂前瞄准等效及其射效自动校正方法

兵工学报 2022年第9期43卷 2274-2282页

作者：李睿冬刘科言曹岩枫王永娟南京理工大学机械工程学院江苏南京210094 重庆建设工业(集团)有限责任公司重庆404100

为改变传统以实弹试射为主的枪械出厂前射效校正,提出一种枪械瞄准等效及枪械射效自动校正的方法。基于光学原理和图像识别方法,考虑配合误差等因素建立了射线及瞄准基线的等效空间模型;综合外弹道特性以及相对位置误差的影响,建立了机... 详细信息

为改变传统以实弹试射为主的枪械出厂前射效校正,提出一种枪械瞄准等效及枪械射效自动校正的方法。基于光学原理和图像识别方法,考虑配合误差等因素建立了射线及瞄准基线的等效空间模型;综合外弹道特性以及相对位置误差的影响,建立了机械瞄具校调数学模型,输入光电检测及信号排异处理得到的等效光束信号集,计算获得校调参数;开发了一套枪械射效自动校正装置和软件系统。通过试验验证表明,枪械瞄准等效和射效自动校正方法有效、可行,可以满足枪械出厂前射击精度要求下机械瞄具的自动化校正要求。

关键词：枪械射效校正等效方法误差补偿自动校正

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典型小口径步枪热散形成原因分析与结果预估

兵工学报 2023年

作者：代程曹岩枫何龙徐诚中国兵器工业208研究所南京理工大学机械工程学院

热散现象是小口径自动步枪在连续射击后出现的射弹散布异常现象，对热枪状态命中率和作战效能有重要影响，形成机理尚不完全清楚。通过冷热枪对比试验发现，热枪状态下枪管向铜材料弹头壳传热，弹头壳温度升高材料变软，弹/枪相互作用... 详细信息

热散现象是小口径自动步枪在连续射击后出现的射弹散布异常现象，对热枪状态命中率和作战效能有重要影响，形成机理尚不完全清楚。通过冷热枪对比试验发现，热枪状态下枪管向铜材料弹头壳传热，弹头壳温度升高材料变软，弹/枪相互作用使弹头出膛速度偏角和弹轴摆角大幅度增大，这是热散的主要原因。基于试验获得的热散机理，提出了一种典型小口径自动步枪热散分析计算方法。该方法采用分段建模和参数传递方法，通过建立热枪状态枪管温度场和应力场分析模型、弹/枪相互作用热力耦合计算模型和随机外弹道及射弹散布计算模型，实现了热枪状态射击密集度的定量分析计算。计算结果与试验结果基本一致，为小口径自动步枪热散问题定量分析提供了有效预估策略。

关键词：自动步枪射击精度热散计算模型弹/枪相互作用

基于果蝇算法优化广义回归神经网络的机枪枪管初速衰减建模与预测

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兵工学报 2017年第1期38卷 1-8页

作者：曹岩枫徐诚南京理工大学机械工程学院江苏南京210094

机枪枪管初速衰减预测是一个复杂的非线性问题。广义回归神经网络方法被广泛应用于非线性问题的建模,但其平滑因子取值对神经网络的预测性能有较大影响。采用果蝇算法对广义回归神经网络的参数进行优化选取,提出了基于果蝇算法优化广义... 详细信息

机枪枪管初速衰减预测是一个复杂的非线性问题。广义回归神经网络方法被广泛应用于非线性问题的建模,但其平滑因子取值对神经网络的预测性能有较大影响。采用果蝇算法对广义回归神经网络的参数进行优化选取,提出了基于果蝇算法优化广义回归神经网络的机枪枪管初速衰减建模方法。基于机枪枪管初速衰减试验数据,建立在不同使用环境下随着累计射弹量的增加,以初速降为特征量的机枪枪管初速衰减预测模型,预测结果与试验结果基本一致,证实了所提方法的可行性。通过与未经优化的广义回归神经网络方法和反向传播神经网络方法建立的预测模型进行比较,其性能明显优于另外两种方法,验证了基于果蝇算法优化的广义回归神经网络方法在建立机枪枪管初速衰减模型中的有效性。

关键词：兵器科学与技术果蝇算法广义回归神经网络初速衰减预测模型

自然老化软质防弹衣对明胶靶标的防护性能试验研究

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包装工程 2023年第21期44卷 18-23页

作者：曹岩枫温垚珂孙非徐诚南京理工大学机械工程学院南京210094 公安部第一研究所北京100048

目的为了研究自然老化防弹衣对人体的防护能力,开展手枪弹对有防护明胶靶标的钝击效应试验。方法通过高速摄影拍摄钝击过程中明胶靶标内瞬时凹陷情况,以此判断自然老化是否影响防弹衣的防护性能。结果试验结果表明,10年自然老化防弹衣... 详细信息

目的为了研究自然老化防弹衣对人体的防护能力,开展手枪弹对有防护明胶靶标的钝击效应试验。方法通过高速摄影拍摄钝击过程中明胶靶标内瞬时凹陷情况,以此判断自然老化是否影响防弹衣的防护性能。结果试验结果表明,10年自然老化防弹衣防护下的明胶靶标内平均瞬态最大凹陷深度为23.32 mm,平均最大直径为70.08 mm;新软质防弹衣防护下的明胶靶标内平均最大凹陷深度为28.76 mm,平均最大直径为66.59 mm。结论10年自然老化对软质防弹衣的抗弹性能没有显著影响。文中的研究给自然老化软质防弹衣安全使用寿命的延长提供了参考。

关键词：自然老化超高分子量聚乙烯材料软质防弹衣明胶钝性撞击

PASGT防弹头盔在手枪弹冲击下的防护性能

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复合材料学报 2022年第7期39卷 3629-3640页

作者：罗小豪温垚珂闫文敏张俊斌曹岩枫董方栋黄雪鹰南京理工大学机械工程学院南京210094 瞬态冲击技术重点实验室北京102202 中国兵器工业第208研究所北京102202 中国人民解放军63856部队白城137001

新型防弹头盔虽然能有效减少手枪弹穿透性损伤,但头盔内表面变形(Back face deformation,BFD)仍有可能对人体头部造成损伤。为准确模拟防弹头盔受到子弹冲击时的瞬态力学响应,基于Abaqus的用户材料子程序VUMAT编写了适用于模拟复合材料... 详细信息

新型防弹头盔虽然能有效减少手枪弹穿透性损伤,但头盔内表面变形(Back face deformation,BFD)仍有可能对人体头部造成损伤。为准确模拟防弹头盔受到子弹冲击时的瞬态力学响应,基于Abaqus的用户材料子程序VUMAT编写了适用于模拟复合材料防弹头盔力学性能的渐进损伤本构模型,建立了9 mm铅芯手枪弹以343 m/s侵彻PASGT芳纶防弹头盔的有限元模型,从头盔BFD曲线和内表面鼓包形态两方面验证了数值模拟的准确性。防弹头盔失效模式表明,头盔主要发生纤维拉伸、基体压缩和分层失效;子弹侵彻防弹头盔的过程中,头盔上的应力云图在初期呈现较为规则的菱形,然后再慢慢向四周扩散演化为圆形;子弹以三种不同入射角(30°、45°、60°)冲击头盔顶部时均出现了跳弹,反跳后的速度分别为72.9 m/s、165.5 m/s和240.1 m/s。最后采用钝性准则对头盔内表面变形可能造成的颅骨骨折概率进行了估算。

关键词：防弹头盔手枪弹有限元模型侵彻内表面变形

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等面密度钢/铝组合靶的抗侵彻性能研究

图学学报 2022年第3期43卷 513-521页

作者：张陈张小萍刘苏苏瞿畅张福豹仲健林曹岩枫南通大学机械工程学院江苏南通226019 南京理工大学机械工程学院江苏南京210019

金属靶板的抗侵彻性能一直以来都是被重点关注的研究领域。为明确结构参数对钢/铝组合结构抗步枪弹垂直侵彻性能的影响,建立了步枪弹侵彻钢板和铝板的数值计算模型,并通过弹道冲击实验进行了验证;进而基于数值计算模型分析了相同厚度下... 详细信息

金属靶板的抗侵彻性能一直以来都是被重点关注的研究领域。为明确结构参数对钢/铝组合结构抗步枪弹垂直侵彻性能的影响,建立了步枪弹侵彻钢板和铝板的数值计算模型,并通过弹道冲击实验进行了验证;进而基于数值计算模型分析了相同厚度下钢-铝、铝-钢的组合形式、靶板间距对组合靶板抗侵彻性能的影响。仿真结果表明:相同厚度下,钢板在前的组合形式优于铝板在前的靶板,但不同组合形式的层板间距对其抗侵彻性能影响较小;另外,比较了不同初速度下钢-铝厚度比的变化对组合靶板的抗侵彻性能影响,均呈现出随厚度比增加,抗侵彻性能先降低后增加的趋势,最终趋于一个稳定值。变化过程中存在一个抗侵彻性能最差的低点,在结构设计中应尽可能避开。最后,依据R-I公式拟合了仿真数据,得到了步枪弹侵彻钢-铝组合结构的弹道极限公式。研究结果可为组合靶板的抗侵彻性能设计和人员、物资防护提供参考。

关键词：钢/铝组合结构步枪弹面密度厚度比抗侵彻性能