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Defence Technology（防务技术） 2024年第3期33卷 125-133页

作者： Jinsong Tang Linfang Qian Longmiao chen guangsong chen Mingming Wang Guangzu Zhou Nanjing University of Science and Technology Nanjing 210094China Northwest Institute of Mechanical and Electrical Engineering Xianyang 712099China

In this paper,a dynamic modeling method of motor driven electromechanical system is presented,and the uncertainty quantification of mechanism motion is investigated based on this *** main contribution is to propose a novel mechanism-motor coupling dynamic modeling method,in which the relationship between mechanism motion and motor rotation is established according to the geometric coordination of the *** advantages of this include establishing intuitive coupling between the mechanism and motor,facilitating the discussion for the influence of both mechanical and electrical parameters on the mechanism,and enabling dynamic simulation with controller to take the randomness of the electric load into *** simulation considering feedback control of ammunition delivery system is carried out,and the feasibility of the model is verified *** on probability density evolution theory,we comprehensively discuss the effects of system parameters on mechanism motion from the perspective of uncertainty *** work can not only provide guidance for engineering design of ammunition delivery mechanism,but also provide theoretical support for modeling and uncertainty quantification research of mechatronics system.

关键词： Ammunition delivery system Electromechanical coupling dynamics Uncertainty quantification Generalized probability density evolution

High-dimensional uncertainty quantification of projectile motion in the barrel of a truck-mounted howitzer based on probability density evolution method

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Defence Technology（防务技术） 2024年第2期32卷 209-221页

作者： Mingming Wang Linfang Qian guangsong chen Tong Lin Junfei Shi Shijie Zhou Nanjing University of Science and Technology Nanjing 210094JiangsuChina Northwest Institute of Mechanical and Electrical Engineering Xianyang 712099ShaanxiChina Nanjing Vocational University of Industry Technology Nanjing 210023JiangsuChina

This paper proposed an efficient research method for high-dimensional uncertainty quantification of projectile motion in the barrel of a truck-mounted ***,the dynamic model of projectile motion is established considering the flexible deformation of the barrel and the interaction between the projectile and the ***,the accuracy of the dynamic model is verified based on the external ballistic projectile attitude test ***,the probability density evolution method(PDEM)is developed to high-dimensional uncertainty quantification of projectile *** engineering example highlights the results of the proposed method are consistent with the results obtained by the Monte Carlo Simulation(MCS).Finally,the influence of parameter uncertainty on the projectile disturbance at muzzle under different working conditions is *** results show that the disturbance of the pitch angular,pitch angular velocity and pitch angular of velocity decreases with the increase of launching angle,and the random parameter ranges of both the projectile and coupling model have similar influence on the disturbance of projectile angular motion at muzzle.

关键词： Truck-mounted howitzer Projectile motion Uncertainty quantification Probability density evolution method

Research on simulation of gun muzzle flow field empowered by artificial intelligence

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Defence Technology（防务技术） 2024年第2期32卷 196-208页

作者： Mengdi Zhou Linfang Qian Congyong Cao guangsong chen Jin Kong Ming-hao Tong School of Mechanical Engineering Nanjing University of Science and TechnologyNanjing210094China Northwest Institute of Mechanical and Electrical Engineering Xianyang712099ShaanxiChina School of Automation Nanjing University of Science and TechnologyNanjing210094China

Artificial intelligence technology is introduced into the simulation of muzzle flow field to improve its simulation efficiency in this paper.A data-physical fusion driven framework is ***,the known flow field data is used to initialize the model parameters,so that the parameters to be trained are close to the optimal *** physical prior knowledge is introduced into the training process so that the prediction results not only meet the known flow field information but also meet the physical conservation *** two examples,it is proved that the model under the fusion driven framework can solve the strongly nonlinear flow field problems,and has stronger generalization and *** proposed model is used to solve a muzzle flow field,and the safety clearance behind the barrel side is *** is pointed out that the shape of the safety clearance under different launch speeds is roughly the same,and the pressure disturbance in the area within 9.2 m behind the muzzle section exceeds the safety threshold,which is a dangerous *** with the CFD results shows that the calculation efficiency of the proposed model is greatly improved under the condition of the same calculation *** proposed model can quickly and accurately simulate the muzzle flow field under various launch conditions.

关键词： Muzzle flow field Artificial intelligence Deep learning Data-physical fusion driven Shock wave

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薄壁弹药机械臂的柔性动力学建模与辨识研究

Acta Mechanica Sinica 2024年第1期40卷 226-239页

作者：汤劲松钱林方马佳陈龙淼陈光宋董帅 School of Mechanical Engineering Nanjing University of Science and Technology Nanjing 20094China School of Civil Engineering Changsha University of Science and TechnologyChangsha 410114China

薄壁结构是机械设计中常用的结构形式,其柔性动力学问题一直是工程研究的前沿。针对具有薄壁结构特性的弹药机械臂,发展了一种基于板壳理论的弹药机械臂柔性多体动力学建模方法.我们在浮动参考坐标框架下,得到了Reissner-Mindlin壳结构... 详细信息

薄壁结构是机械设计中常用的结构形式,其柔性动力学问题一直是工程研究的前沿。针对具有薄壁结构特性的弹药机械臂,发展了一种基于板壳理论的弹药机械臂柔性多体动力学建模方法.我们在浮动参考坐标框架下,得到了Reissner-Mindlin壳结构的运动学方程,其中结构膜变形和弯曲变形与刚性运动的耦合,这是区别于实体结构的特点。为了克服壳体单元模拟中的膜锁定和剪切锁定问题,引入一种基于边中心的应变平滑DSG(ECSS-DSG)单元对结构离散.该方法可以获得更好的膜变形和弯曲变形行为,并且有效克服剪切自锁问题,在结构模态分析中表现出更好的效果.在此基础上,结合实验对弹药机械臂模型参数进行了辨识,并且对辨识模型在各种工况下的动态响应进行了验证,证明了本文方法具有良好的鲁棒性.本文的工作不仅可以为弹药机械臂的进一步研究提供理论支撑,而且可以为薄壁结构多体系统的动力学研究提供参考.

关键词：机械臂实体结构柔性动力学柔性多体动力学薄壁结构多体系统板壳理论弯曲变形

基于数字图像相关原理的埋头弹程序燃烧特性试验研究

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兵工学报 2024年第4期45卷 1047-1059页

作者：师军飞钱林方陈光宋尹强刘道坤李仲刚南京理工大学机械工程学院江苏南京210094 西北机电工程研究所陕西咸阳712099 北方工具有限公司黑龙江牡丹江157000

为分析埋头弹的装药程序燃烧特性和上膛挤进运动特性,对埋头弹两级点火发射过程进行试验研究。设计并建立程序燃烧特性试验系统,采用高速摄像系统获得各组弹丸的运动图像序列。基于数字图像相关原理,对各组图像序列进行定性和定量分析,... 详细信息

为分析埋头弹的装药程序燃烧特性和上膛挤进运动特性,对埋头弹两级点火发射过程进行试验研究。设计并建立程序燃烧特性试验系统,采用高速摄像系统获得各组弹丸的运动图像序列。基于数字图像相关原理,对各组图像序列进行定性和定量分析,对回收的弹带刻槽形貌分析测量,获得一级点火的弹丸运动特性,两级点火的程序燃烧特性以及弹带刻槽形貌特性。研究结果表明:速燃点火药的质量直接影响一级点火弹丸上膛性能,质量增加时弹丸上膛时间显著缩短,上膛速度大幅提高;可燃导向筒过早的破碎会导致上膛速度大幅增加,使弹带刻槽形貌非常恶劣,不能可靠密封弹后火药燃气和可靠导转弹丸运动,影响内弹道性能和弹丸的膛内运动姿态;需要对速燃点火药与可燃导向筒进行合理的匹配设计,保证可燃导向筒的破碎时机处于可控范围,从而实现理想的两级点火和程序燃烧设计目标。

关键词：埋头弹数字图像相关原理两级点火程序燃烧可燃导向筒上膛速度弹带刻槽

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基于深度学习的车载炮驾驶室表面冲击载荷快速预测方法

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Acta Mechanica Sinica 2024年第4期40卷 99-112页

作者：周梦笛钱林方曹从咏陈光宋徐亚栋魏胜程 School of Mechanical Engineering Nanjing University of Science and TechnologyNanjing210094China Northwest Institute of Mechanical and Electrical Engineering Xianyang712099China School of Automation Nanjing University of Science and TechnologyNanjing210094China

在车载炮驾驶室拓扑优化设计和刚强度分析计算中,需要明确大量的、不同射击条件下的冲击载荷.如何快速获取驾驶室表面的冲击载荷是车载炮设计中尚未解决的难题之一.本文将深度学习方法引入到驾驶室表面冲击载荷的求解中,基于卷积-多维特... 详细信息

在车载炮驾驶室拓扑优化设计和刚强度分析计算中,需要明确大量的、不同射击条件下的冲击载荷.如何快速获取驾驶室表面的冲击载荷是车载炮设计中尚未解决的难题之一.本文将深度学习方法引入到驾驶室表面冲击载荷的求解中,基于卷积-多维特征LSTM神经网络,提出了一种驾驶室表面冲击载荷快速预测方法,实现了不同发射条件下驾驶室表面冲击载荷计算,求解速度接近实时级别.算例结果表明,深度学习模型的求解精度与传统CFD仿真精度相当,但求解耗时在毫秒级,大大提高了计算效率,具备离线训练、在线计算的潜力.且当驾驶室形貌特征轻微变化时,本文模型依然适用.本文成果可快速为驾驶室刚强度校核和拓扑优化提供载荷条件,有助于缩短车载炮研发周期,为车载炮系统的数字孪生模型构建奠定了基础.

关键词：深度学习冲击载荷驾驶室 CFD仿真拓扑优化多维特征刚强度分析在线计算

General design principle of artillery for firing accuracy

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Defence Technology（防务技术） 2022年第12期18卷 2125-2140页

作者： Linfang Qian guangsong chen Minghao Tong Jinsong Tang School of Mechanical Engineering Nanjing University of Science and TechnologyNanjing210094China

In this paper,based on the topological description method,the kinematic and dynamic equations of the projectile flight and projectile-artillery coupling system during the whole process of firing are *** factors that can affect the projectile burst points,namely the state parameters of the projectile on the muzzle and state parameters of the barrel muzzle,as well as the factors that affect the barrel muzzle state parameters,are *** this basis,the design principle of artillery firing accuracy is *** error analysis and the corresponding inverse problem,the extraction method of key parameters affecting artillery implicated motion,the conformal and control method of rotating band are analyzed and ***,the presented method is verified through a vehicle mounted howitzer case,and the muzzle state parameter interval is obtained meeting the given firing *** addition,the sensitivity analysis of artillery parameters shows that the less the correlation between the parameters and the barrel,the less the influence on the projectile implicated *** analysis of the coupling effect between rifling and the rotating band shows that the uniform rifling is the optimal form for the conformal of the rotating band during firing.

关键词： Firing accuracy Projectile-artillery coupling Rotating band conformal Sensitivity analysis Error control

火炮自动装填系统摆动机构的运动精度可靠性与灵敏度

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兵工学报 2023年第4期44卷 1062-1070页

作者：翟文宇钱林方陈光宋南京理工大学机械工程与动力学院江苏南京210094 西北机电工程研究所陕西咸阳712099

为高效准确地分析某自动装填系统摆动机构的运动精度可靠性,并分析其尺寸参数的可靠性灵敏度,构建摆动机构运动学模型。考虑摆动机构尺寸误差以及铰接间隙的影响,利用稀疏网格数值积分方法获得运动学响应变量的前4阶统计矩,通过鞍点估... 详细信息

为高效准确地分析某自动装填系统摆动机构的运动精度可靠性,并分析其尺寸参数的可靠性灵敏度,构建摆动机构运动学模型。考虑摆动机构尺寸误差以及铰接间隙的影响,利用稀疏网格数值积分方法获得运动学响应变量的前4阶统计矩,通过鞍点估计方法得到运动学响应变量的概率密度函数,获得某自动装填系统摆动机构运动精度可靠度,并以此为条件通过计算得到尺寸参数的可靠性灵敏度分析结果。研究结果表明:新方法的计算结果能够较好地吻合蒙特卡洛方法获得的结果,且所需样本点较少,验证了方法的有效性,同时计算所得的摆动机构运动精度的失效概率较小,运动精度可靠性较高;主动臂长度对运动可靠性影响较大,其余参数影响较小,为摆动机构基于可靠性的设计提供了参考。

关键词：火炮自动装填系统摆动机构运动精度可靠性稀疏网格数值积分鞍点估计可靠性灵敏度

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火炮自动装填系统协调器定位精度可靠性分析

中国科学:技术科学 2023年第9期53卷 1533-1544页

作者：钱林方陈光宋陈军华陈志群南京理工大学机械工程学院南京210094 西北机电工程研究所咸阳712099

火炮自动装填系统的主要功能是将弹丸和发射药高效、精确、可靠地输送入炮膛,其中火炮协调器是自动装填系统中典型的转运执行机构,需要较高的定位精度来确保弹药以给定的射角准确入膛,准确高效地评估协调器定位精度的可靠性具有重要意义... 详细信息

火炮自动装填系统的主要功能是将弹丸和发射药高效、精确、可靠地输送入炮膛,其中火炮协调器是自动装填系统中典型的转运执行机构,需要较高的定位精度来确保弹药以给定的射角准确入膛,准确高效地评估协调器定位精度的可靠性具有重要意义.本文旨在发展一种可有效评估火炮协调器定位精度可靠性的实用分析方法,首先建立含间隙的火炮协调器刚柔耦合动力学模型,并基于前馈神经网络构建其响应的近似模型;在此基础上,利用协调器到位极限状态函数的最大可能失效点处的二阶信息,构造极限状态函数的二次逼近函数;最后,运用二阶鞍点逼近方法评估了火炮协调器定位精度可靠性.工程算例表明,本文提出的方法能够很好地平衡协调器可靠性分析中的精度和效率.同时,协调器定位精度可靠性分析结果表明,间隙以及结构柔性因素对于火炮协调器定位精度具有重要影响,需要在协调器设计时加以考虑和优化.

关键词：火炮自动装填机构定位精度可靠性鞍点逼近

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车载炮底盘载荷分离设计技术

兵工学报 2022年第11期43卷 2773-2784页

作者：钱林方陈光宋林通刘太素南京理工大学机械工程学院江苏南京210094 西北机电工程研究所陕西咸阳712099

发射载荷的传递控制是车载炮轻量化高机动设计的关键,一直是火炮研究领域的热点问题。为了控制发射载荷的传递,依据车载炮的构型特点,提出了发射载荷作用下底盘的载荷分离设计技术,构建了发射载荷分离满足的约束条件;基于车载炮的拓扑结... 详细信息

发射载荷的传递控制是车载炮轻量化高机动设计的关键,一直是火炮研究领域的热点问题。为了控制发射载荷的传递,依据车载炮的构型特点,提出了发射载荷作用下底盘的载荷分离设计技术,构建了发射载荷分离满足的约束条件;基于车载炮的拓扑结构,建立了车载炮发射的动力学模型,给出了边界条件、放列协调条件和约束条件;通过对比车载炮发射过程关键部件的受力和响应的计算结果和试验测试结果,验证了所建立模型的正确性;不同支撑结构条件下轮胎受力以及射击稳定性分析结果表明:车载炮的载荷分离设计不仅可免除车载炮发射载荷对底盘轮桥系统的影响,为车载炮具有与底盘相同的可靠性提供了保障;此外,载荷分离设计对车载炮性能提升也有很好的作用,由此验证了载荷分离分析原理的有效性,可实现车与炮功能上的一体化、性能上的解耦设计。车载炮载荷分离设计实现了轻质底盘承受发射强冲击载荷的功能,是远程火炮高机动发射的理想方法。

关键词：车载炮发射载荷分离动力学模型射击稳定性