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爆炸冲击波作用后变形机翼模态数值模拟

北京航空航天大学学报 2024年第1期50卷 341-349页

作者：肖良丰周兰伟李向东南京理工大学机械工程学院南京210094

为研究典型机翼在爆炸冲击波作用下的毁伤效应及其损伤后的结构动力学特性,基于有限元方法,研究了爆炸当量、爆炸方位及爆炸距离等对典型机翼损伤程度的影响,并分析了机翼结构变形程度与模态的关系。研究结果表明:冲击波强度和作用位置... 详细信息

为研究典型机翼在爆炸冲击波作用下的毁伤效应及其损伤后的结构动力学特性,基于有限元方法,研究了爆炸当量、爆炸方位及爆炸距离等对典型机翼损伤程度的影响,并分析了机翼结构变形程度与模态的关系。研究结果表明:冲击波强度和作用位置的变化对机翼结构的损伤及模态频率会产生不同程度的影响;随着冲击波强度的增加,机翼结构越早产生变形,对应的各阶模态频率下降越大,其中,二阶频率最大减少了15.02%;爆炸点位于机翼中心正上方时,机翼的变形最大;与无损伤机翼模态固有频率相比,爆炸冲击波作用在机翼中心位置时,各阶模态频率减小幅度最大,减少幅度为8.29%~15.02%。

关键词：爆炸冲击波冲击损伤机翼模态数值仿真

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基于多矩形饼切函数的弹药毁伤效能评估方法

爆炸与冲击 2024年第3期44卷 50-60页

作者：代权李向东周兰伟纪杨子燚南京理工大学机械工程学院江苏南京210094

为了快速准确地评估弹药对目标的毁伤效能,提出了一种基于多矩形饼切函数的弹药毁伤效能评估方法。该方法采用梯形法则、分区等效的思想,可以较大程度地保留实际毁伤区域中毁伤概率值的分布规律,从而保证计算的准确度。通过算例分析,研... 详细信息

为了快速准确地评估弹药对目标的毁伤效能,提出了一种基于多矩形饼切函数的弹药毁伤效能评估方法。该方法采用梯形法则、分区等效的思想,可以较大程度地保留实际毁伤区域中毁伤概率值的分布规律,从而保证计算的准确度。通过算例分析,研究了弹药落角和投放精度对目标平均毁伤概率的影响,并与基于矩形饼切和卡尔顿毁伤函数方法的结果进行了比较。结果表明,在弹药落角范围为30°~75°及弹药投放精度(circular error probable,CEP)范围为5~50 m时,与矩形饼切毁伤函数相比,基于多矩形饼切毁伤函数的计算方法使毁伤效能计算精度最大提高了26.4%;同时,与卡尔顿毁伤函数相比,计算效率提高了518倍。

关键词：毁伤效能毁伤函数梯形法则计算精度

Multidisciplinary design optimization of adaptive wing leading edge

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Science China(Technological Sciences) 2013年第7期56卷 1790-1797页

作者： SUN RuJie CHEN GuoPing zhou Chen zhou lanwei JIANG JinHui State Key Laboratory of Mechanics and Control of Mechanical Structures Nanjing University of Aeronautics and Astronautics Key Laboratory of Fundamental Science for National Defense-Advanced Design Technology of Flight Vehicle Nanjing University of Aeronautics and Astronautics

Adaptive wing can significantly enhance aircraft aerodynamic performance, which refers to aerodynamic and structural opti-mization designs. This paper introduces a two-step approach to solve the interrelated problems of the adaptive leading edge. In the first step, the procedure of airfoil optimization is carried out with an initial configuration of NACA 0006. On the basis of the combination of design of experiment (DOE), response surface method (RSM) and genetic algorithm (GA), an adaptive air-foil can be obtained whose lift-to-drag ratio is larger than the baseline airfoil's at the given angle of attack and subsonic speed.The next step is to design a compliant structure to achieve the target airfoil shape, which is the optimization result of the previous step. In order to minimize the deviation of the deformed shape from the target shape, the load path representation topology method is presented. This method is developed by way of GA, with size and shape optimization incorporated in it simul-taneously. Finally, a comparison study with the Solid Isotropic Material with Penalization (SIMP) method in Altair OptiStruct is conducted, and the results demonstrate the validity and effectiveness of the proposed approach.

关键词： adaptive wing multidisciplinary design optimization aerodynamic optimization structural optimization genetic algorithm

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破片撞击充液容器引起的液体喷溅特性研究

振动与冲击 2023年第19期42卷 212-220,239页

作者：陈焌良纪杨子燚李向东周兰伟南京理工大学机械工程学院南京210094 南京理工大学化学与化工学院南京210094

为研究破片撞击充液容器引起的液体喷溅特性,开展了液压水锤及液体瞬态喷溅试验,并利用有限元软件ANSYS/LS-DYNA对该过程进行数值模拟。验证仿真模型的正确性后,研究了液体喷溅特性及破片撞击速度对其的影响。结果表明:主喷溅阶段空泡... 详细信息

为研究破片撞击充液容器引起的液体喷溅特性,开展了液压水锤及液体瞬态喷溅试验,并利用有限元软件ANSYS/LS-DYNA对该过程进行数值模拟。验证仿真模型的正确性后,研究了液体喷溅特性及破片撞击速度对其的影响。结果表明:主喷溅阶段空泡溃灭所产生的压力远大于低频脉动阶段,而在低频脉动阶段,空泡会反复膨胀与收缩,故低频脉动阶段的压力脉冲持续时间长于主喷溅阶段;空泡溃灭是液体射流产生的直接原因。喷溅流量与侵彻孔处液体压力、侵彻孔附近的液体质量有关;液体射流初始喷溅速度不仅与侵彻孔处液体压力有关,还与侵彻孔附近液体的运动速度有关。

关键词：充液容器液压水锤液体射流数值仿真

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高速旋转柔性梁刚柔耦合动力学分析

振动与冲击 2017年第5期36卷 142-146,175页

作者：周兰伟陈国平孙东阳南京理工大学机械工程学院南京210094 南京航空航天大学机械结构力学及控制国家重点实验室南京210016 重庆大学航空航天学院重庆400044

基于一次近似理论对绕纵轴高速旋转的柔性梁进行动力学分析,考虑了轴向与横向振动之间的耦合作用以及由偏心产生的离心力作用;采用Hamilton原理导出了旋转柔性梁在恒定转速下动力学方程,并采用假设模态法对所得动力学方程进行分析,得出... 详细信息

基于一次近似理论对绕纵轴高速旋转的柔性梁进行动力学分析,考虑了轴向与横向振动之间的耦合作用以及由偏心产生的离心力作用;采用Hamilton原理导出了旋转柔性梁在恒定转速下动力学方程,并采用假设模态法对所得动力学方程进行分析,得出恒定转速下柔性梁一次近似模型与零次近似模型动力学响应。二者对比表明柔性梁在低速旋转时刚柔耦合项影响较小,可以忽略,可采用零次近似模型;而在高速旋转时刚柔耦合项影响较大,不可以忽略,应采用一次近似模型以得到较为精确的结果。

关键词：高速旋转柔性梁一次近似 Hamilton原理假设模态法

侵爆战斗部对钢筋混凝土靶的侵彻能力计算方法

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弹道学报 2021年第4期33卷 64-70页

作者：刘兴锋周兰伟朱荣刚南京理工大学机械工程学院江苏南京210094 中国航空工业集团公司洛阳光电设备研究所河南洛阳471003

为研究侵爆战斗部对钢筋混凝土靶的侵彻能力,采用试验与数值仿真相结合的方法,开展了战斗部高速侵彻钢筋混凝土靶板的研究。通过对战斗部穿透靶板后剩余速度的对比,验证了有限元模型的正确性,并研究了命中位置对战斗部侵彻能力的影响,... 详细信息

为研究侵爆战斗部对钢筋混凝土靶的侵彻能力,采用试验与数值仿真相结合的方法,开展了战斗部高速侵彻钢筋混凝土靶板的研究。通过对战斗部穿透靶板后剩余速度的对比,验证了有限元模型的正确性,并研究了命中位置对战斗部侵彻能力的影响,提出一种计算侵爆战斗部对钢筋混凝土靶侵彻能力的方法。研究结果表明:战斗部与钢筋有接触时的侵彻能力明显下降,新方法基于战斗部对靶板3个典型位置侵彻的极限穿透速度得到战斗部平均极限穿透速度,更为全面地考虑了命中位置和弹靶尺寸的影响。

关键词：钢筋混凝土靶侵爆战斗部高速侵彻数值计算

武装直升机在杀爆弹打击下的易损性及防护策略

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北京航空航天大学学报 2020年第6期46卷 1214-1220页

作者：胡诤哲李向东周兰伟陈兴南京理工大学机械工程学院南京210094

为研究武装直升机对小口径杀爆(HE)弹的防护策略,建立了某型武装直升机在小口径杀爆弹打击下的易损性模型,计算了典型受攻击方向的武装直升机易损面积,并将武装直升机底面划分为不同区域,计算了各区域的防护效率。计算表明,武装直升机... 详细信息

为研究武装直升机对小口径杀爆(HE)弹的防护策略,建立了某型武装直升机在小口径杀爆弹打击下的易损性模型,计算了典型受攻击方向的武装直升机易损面积,并将武装直升机底面划分为不同区域,计算了各区域的防护效率。计算表明,武装直升机最易损方向为其右后下方,此方向的易损面积为6.97 m^2,结合武装直升机的外形特征,得出底面和侧面应当优先防护。对于武装直升机底面,前后燃油箱所在的2个区域的防护效率均达到50%以上,在布置装甲重量有限的条件下可优先防护该区域。另外,在主机身与机尾舱之间增加隔板可阻挡弹丸爆炸后横向飞散的破片,与直接防护武装直升机尾部相比,其防护效率由2.93%提高至11.07%。

关键词：武装直升机小口径杀爆(HE)弹易损性防护策略毁伤评估

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高速破片撞击充液容器拖拽阶段气腔特性研究

爆炸与冲击 2018年第6期38卷 1412-1418页

作者：马丽英李向东周兰伟张高峰南京理工大学智能弹药技术国防重点实验室江苏南京210094

为研究液压水锤效应拖拽阶段的气腔特性,利用数值模拟与实验相结合的方法对破片撞击充液容器的过程进行研究,并分析了破片撞击速度和液体介质对液压水锤效应拖拽阶段气腔的影响。结果表明:破片撞击充液容器时,在液体中形成的气腔形状为... 详细信息

为研究液压水锤效应拖拽阶段的气腔特性,利用数值模拟与实验相结合的方法对破片撞击充液容器的过程进行研究,并分析了破片撞击速度和液体介质对液压水锤效应拖拽阶段气腔的影响。结果表明:破片撞击充液容器时,在液体中形成的气腔形状为圆锥形,其最大直径和长度随破片的运动逐渐增大,气腔长径比最终趋于一稳定变化区域,约在3.8~3.9之间;气腔最大直径随着破片撞击速度的增大而增大;柴油介质中形成气腔的最大直径和长径比变化规律与水介质中形成的相同,气腔长径比最终在4.25左右浮动,柴油介质中形成气腔的最大直径和长径比均大于水介质中形成的。

关键词：充液容器气腔特性撞击速度液体介质

高速破片撞击充不同介质液体容器的数值计算及试验研究

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振动与冲击 2018年第24期37卷 115-122页

作者：马丽英李向东周兰伟张高峰南京理工大学智能弹药技术国防重点实验室南京210094

为研究充液容器内液体介质类型对液压水锤效应的影响,利用ANSYS/LS-DYNA分析了水、柴油和航空煤油对水锤效应的影响,并进行试验验证。结果表明:破片以1 000 m/s的速度撞击分别装满水、柴油和航空煤油容器的过程中,破片在水中消耗的能量... 详细信息

为研究充液容器内液体介质类型对液压水锤效应的影响,利用ANSYS/LS-DYNA分析了水、柴油和航空煤油对水锤效应的影响,并进行试验验证。结果表明:破片以1 000 m/s的速度撞击分别装满水、柴油和航空煤油容器的过程中,破片在水中消耗的能量最大,约占破片总动能的40. 28%,柴油次之,航空煤油中消耗的能量最少。破片在水中速度衰减系数约为航空煤油中衰减系数的1. 29倍,三种介质中的阻力系数相差不大,说明液体密度为影响破片在液体中运动规律的主要影响因素。装有水介质的容器后壁面的最大变形量最大,为装有航空煤油容器后壁面变形量的1. 22倍,说明破片撞击装有水介质的容器时形成的水锤效应对容器的破坏更严重。

关键词：液体介质水锤效应充液容器破坏