某自动炮推弹凸轮优化设计与试验研究

1

作者 郭竞尧 罗亚军 +3 位作者 任弘毅 王国博 蔡冠雄 王宏金 《火炮发射与控制学报》 北大核心 2025年第1期1-6,21,共7页

针对某外能源驱动自动炮在推弹动作到位时会偶发弹药轴向解体而造成故障的问题,通过对实现推弹动作的推弹凸轮曲线进行分析,确定了运用摆线运动代替简谐运动的曲线优化思路。建立了摆线过渡段曲线通用方程并由自动炮循环图作为结构参数... 针对某外能源驱动自动炮在推弹动作到位时会偶发弹药轴向解体而造成故障的问题,通过对实现推弹动作的推弹凸轮曲线进行分析,确定了运用摆线运动代替简谐运动的曲线优化思路。建立了摆线过渡段曲线通用方程并由自动炮循环图作为结构参数边界条件,经结构参数寻优获得凸轮曲线方程。经仿真对比,优化后较优化前的凸轮机构从动件运动加速度值整体有明显下降;完成了实物试验对比验证,将优化前后的凸轮实物分别装机进行模拟射击试验测试,测试结果与优化结果相符;后再经初步的实弹射击试验,弹药轴向解体现象暂未再次出现。优化结果证明了采用摆线运动曲线作为凸轮曲线过渡段可以有效地降低被凸轮从动部件驱动的弹药的受力状态。 展开更多

关键词 自动炮 凸轮 优化设计 简谐运动 摆线运动

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某埋头弹火炮复合型减后坐技术研究

2

作者 彭碧荣 薛晓春 +3 位作者 曹永杰 黄磊 余永刚 王宏金 《振动与冲击》 北大核心 2025年第5期243-252,共10页

为解决某40 mm埋头弹火炮炮口动能大导致系统后坐力过大的问题,提出一种将炮口制退器、膨胀波技术两者有机结合的复合减后坐技术。基于此技术,建立了埋头弹膨胀波火炮的内弹道方程,分析了其内弹道时期膛内压力、速度和身管受力等随时间... 为解决某40 mm埋头弹火炮炮口动能大导致系统后坐力过大的问题,提出一种将炮口制退器、膨胀波技术两者有机结合的复合减后坐技术。基于此技术,建立了埋头弹膨胀波火炮的内弹道方程,分析了其内弹道时期膛内压力、速度和身管受力等随时间的变化规律。并在此基础上,基于三维非定常Navier-Stocks方程,结合动网格技术,对该埋头弹火炮后效期的膛口流场进行了数值模拟,重点揭示了火药燃气流动对制退器受力特性的影响,并对比分析含有该复合减后坐技术与不含该技术的两种埋头弹火炮在整个内弹道及后效期的后坐力和后坐冲量变化特性。研究结果表明,在保持弹丸初速不变的情况下,采用该复合减后坐技术可以有效降低埋头弹火炮的后坐力,将后坐冲量从1720.36 N·s降低至306.04 N·s,减后坐效率达到82.2%。 展开更多

关键词 埋头弹火炮 膨胀波技术 炮口制退器 减后坐 后坐冲量

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埋头弹复合药筒抽壳闭气性能分析与改进设计

3

作者 王宏金 宁变芳 +1 位作者 张国平 张世明 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第S01期112-119,共8页

针对埋头弹药的闭气和抽壳问题,设计复合药筒方案,并对方案的闭气性能进行分析。分析结果表明:在最大380 MPa膛压下,药筒底座与筒体和闩体之间闭气性能良好,但端盖与身管之间闭气性较差,且筒体前端塑性变形较大,易出现抽壳后筒体破损。... 针对埋头弹药的闭气和抽壳问题,设计复合药筒方案,并对方案的闭气性能进行分析。分析结果表明:在最大380 MPa膛压下,药筒底座与筒体和闩体之间闭气性能良好,但端盖与身管之间闭气性较差,且筒体前端塑性变形较大,易出现抽壳后筒体破损。在此基础上,提出复合药筒改进方案,并与改进前方案进行对比分析。对比结果表明:端盖与身管之间有效接触面积增大,闭气效果明显改善,且筒体前端塑性变形明显变小,局部破损情况得到明显改善,膛压卸载后端盖与底座均与药室脱离,可实现几乎零抽壳力。 展开更多

关键词 埋头弹 复合药筒 零抽壳力 闭气性能

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炮口振动特性对自动炮射击精度的影响研究 被引量：4

4

作者 王二亮 刘丹 +2 位作者 王宏金 高英 任弘毅 《兵器装备工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期1-8,共8页

为研究炮口振动特性对射击精度的影响,以某型自动炮为研究对象,对模型做出合理假设,分析自动炮系统各部件之间的约束关系,基于火炮发射多体动力学理论,考虑身管柔性、机构间隙等因素,建立了自动炮动力学仿真模型;通过火炮水平射击时后... 为研究炮口振动特性对射击精度的影响,以某型自动炮为研究对象,对模型做出合理假设,分析自动炮系统各部件之间的约束关系,基于火炮发射多体动力学理论,考虑身管柔性、机构间隙等因素,建立了自动炮动力学仿真模型;通过火炮水平射击时后坐和复进的后坐力及后坐位移曲线,验证了仿真模型的准确性。对单发和连发射击时的自动炮动力学特性仿真模型进行仿真计算,得到了该自动炮单发及连发射击时的炮口动态特性。根据各发弹丸出炮口瞬间炮口振动特性,初步计算了千米立靶密集度。仿真结果及立靶密集度计算结果对火炮射击精度的提高和结构优化具有一定的参考价值。 展开更多

关键词 约束关系 火炮发射动力学 虚拟样机建模 炮口振动特性 立靶密集度 射击精度

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埋头弹抛壳力仿真分析 被引量：1

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作者 任弘毅 王宏金 +1 位作者 郭竞尧 王二亮 《火炮发射与控制学报》 北大核心 2024年第3期58-62,79,共6页

埋头弹可以为武器系统带来供弹机构的简化、弹药携带量的增加、火炮系统总体尺寸缩小等一系列好处,但同时规则的弹体外形及独特的转膛结构使得埋头弹的抛壳阻力较大。为了解决埋头弹抛壳困难的问题,以某型埋头弹火炮为例,分析了埋头弹... 埋头弹可以为武器系统带来供弹机构的简化、弹药携带量的增加、火炮系统总体尺寸缩小等一系列好处,但同时规则的弹体外形及独特的转膛结构使得埋头弹的抛壳阻力较大。为了解决埋头弹抛壳困难的问题,以某型埋头弹火炮为例,分析了埋头弹的结构及受力特点,建立埋头弹有限元模型并对其抛壳过程进行仿真,分析计算不同屈服极限药筒的抛壳力,比较分析计算结果,提出了特定膛压下药筒的最佳屈服极限,实现药筒零抛壳力。根据埋头弹药筒屈服极限与抛壳力关系的仿真分析结果,从药筒材料的角度提出了解决埋头弹抛壳阻力大的方法,为埋头弹药筒设计提供参考。 展开更多

关键词 埋头弹 抛壳力 仿真分析 材料性能 屈服极限

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压电振动能量收集器的等效电路建模分析与实验验证 被引量：9

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作者 王宏金 孟庆丰 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第10期75-80,共6页

提出了一种用于压电振动能量收集器的等效电路建模分析法。这种方法将有限元分析和电子电路分析相结合,根据机电类比机制,把压电振动能量收集器的建模问题从复杂的机械领域转换到纯电学领域进行分析。利用该等效电路法,建立并分析了线性... 提出了一种用于压电振动能量收集器的等效电路建模分析法。这种方法将有限元分析和电子电路分析相结合,根据机电类比机制,把压电振动能量收集器的建模问题从复杂的机械领域转换到纯电学领域进行分析。利用该等效电路法,建立并分析了线性和AC-DC非线性负载电路条件下双压电层并联的振动能量收集器电能预测模型。通过对比发现,经等效电路建模分析得到的电压和功率响应结果与实验测量结果的最大误差不超过5%,这充分证实了等效电路建模分析法能在避免理论建模时的复杂推导过程的前提下,保证电能预测模型的精确性。该研究为创建复杂机械和电学边界条件下压电振动能量收集器电能预测模型提供了一种新的、有效的解决途径。 展开更多

关键词 压电 振动能量收集器 有限元 机电类比 等效电路

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多模态下压电振动能量收集器的等效电路仿真

7

作者 王宏金 孟庆丰 《压电与声光》 CAS CSCD 北大核心 2013年第6期838-841,845,共5页

结合有限元分析法和电子电路分析法建立了多模态下压电振动能量收集器与交流-直流(AC-DC)非线性负载电路相连接的等效电路仿真模型。利用有限元分析软件ANSYS确定了压电能量收集器的等效电路参数,根据这些等效电路参数,在PSPICE软件中... 结合有限元分析法和电子电路分析法建立了多模态下压电振动能量收集器与交流-直流(AC-DC)非线性负载电路相连接的等效电路仿真模型。利用有限元分析软件ANSYS确定了压电能量收集器的等效电路参数,根据这些等效电路参数,在PSPICE软件中建立了非线性负载电路条件下压电振动能量收集器的等效电路仿真模型,并实现了其输出电压和功率的快速仿真。仿真结果表明,等效电路仿真模型可得非线性负载电路条件下压电振动能量收集器的输出电压和功率,而这是单独使用ANSYS软件完全不能解决的。这为多模态下压电振动能量收集器的电能预测提供了一种简便而有效的分析方法,更为解决任意复杂非线性负载电路条件下压电振动能量收集器的输出电能预测打下了基础。 展开更多

关键词 多模态 压电 能量收集 有限元 机电类比 等效电路

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考虑疲劳寿命的压电悬臂梁结构优化设计方法 被引量：7

8

作者 张淼 孟庆丰 王宏金 《压电与声光》 CAS CSCD 北大核心 2015年第1期68-72,共5页

提出了一种插入式的压电悬臂梁结构,通过将其末端质量块转化成等效惯性力和惯性力矩,得出了求解其固有频率的理论公式。在此基础上,设计了一系列一阶固有频率相同、长宽比不同的压电悬臂梁。通过ANSYS模态分析发现,理论计算和仿真结果... 提出了一种插入式的压电悬臂梁结构,通过将其末端质量块转化成等效惯性力和惯性力矩,得出了求解其固有频率的理论公式。在此基础上,设计了一系列一阶固有频率相同、长宽比不同的压电悬臂梁。通过ANSYS模态分析发现,理论计算和仿真结果的误差均在5%以内,证明了这种求解压电悬臂梁固有频率方法的可行性。通过瞬态分析得出,随着长宽比的增大,压电悬臂梁的输出电压及压电层的最大应力随长宽比呈近似线性关系增大,这种线性关系对于压电悬臂梁的性能预测很有意义。最后通过疲劳分析软件nCode DesignLife,求解出了各压电悬臂梁的疲劳寿命,并以此为依据,选取了最优的结构设计方案。为压电悬臂梁的结构优化设计建立了一种新的、相对完整的方法。 展开更多

关键词 压电悬臂梁 结构设计 有限元 瞬态分析 疲劳寿命

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悬臂梁式压电振动能量收集器的疲劳分析 被引量：7

9

作者 张淼 孟庆丰 王宏金 《压电与声光》 CAS CSCD 北大核心 2014年第5期757-760,共4页

建立了悬臂梁式压电振动能量收集器的有限元模型,通过模态分析求解了其一阶固有频率,并通过实验验证了求解结果的准确性。对所建立的有限元模型进行静态分析后将静态分析的结果导入ANSYS nCode DesignLife中进行疲劳分析,结果表明,随着... 建立了悬臂梁式压电振动能量收集器的有限元模型,通过模态分析求解了其一阶固有频率,并通过实验验证了求解结果的准确性。对所建立的有限元模型进行静态分析后将静态分析的结果导入ANSYS nCode DesignLife中进行疲劳分析,结果表明,随着激励位移幅值的增大,压电层的应变与其成线性关系增大,而疲劳寿命迅速缩短,当激励位移增大1倍时,疲劳寿命缩短了284倍。因此在实际应用中,要综合考虑压电悬臂梁的输出电压及压电陶瓷层的疲劳寿命,才能实现最大的电能输出。 展开更多

关键词 压电悬臂梁 有限元 模态分析 疲劳分析 疲劳寿命

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自供电式并联电感同步开关压电能量收集电路实现方法研究 被引量：6

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作者 张淼 孟庆丰 王宏金 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2015年第9期120-124,130,共6页

针对并联电感同步开关(SSHI)压电能量收集电路在实际中不易实现,需要外接电源等问题,在通过ANSYS的谐响应分析和静态分析求解出压电能量收集器自由电容的基础上,设计一种由能量收集部分、同步开关控制电压生成部分和直流供电部分组成的... 针对并联电感同步开关(SSHI)压电能量收集电路在实际中不易实现,需要外接电源等问题,在通过ANSYS的谐响应分析和静态分析求解出压电能量收集器自由电容的基础上,设计一种由能量收集部分、同步开关控制电压生成部分和直流供电部分组成的自供电式SSHI电路:采用二阶R-C移向电路,过零比较器和异或门电路产生的输出电压来控制双向开关适时闭合,运用全桥整流(AC-DC)能量收集电路为所用的低功耗电子器件供电。通过实验成功实现了SSHI压电能量收集电路的功能,有效地提高了能量收集效率,为SSHI能量收集电路在实际中的应用提供一种新的、易于实现的方法。 展开更多

关键词 并联电感 同步开关 自供电 压电能量收集

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车载自动炮立靶密集度提升方法 被引量：1

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作者 郭竞尧 高英 +1 位作者 闫芳君 王宏金 《兵器装备工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第3期40-44,共5页

根据立靶散布形成机理进行适当假设,定位了车载自动炮影响立靶密集度的两种系统性激励要素并建立算法。基于内弹道和全炮后坐运动的数学模型量化出要素所占影响比例,对结构布局进行了优化,通过立靶密集度量化分析的准确性试验,确定了改... 根据立靶散布形成机理进行适当假设,定位了车载自动炮影响立靶密集度的两种系统性激励要素并建立算法。基于内弹道和全炮后坐运动的数学模型量化出要素所占影响比例,对结构布局进行了优化,通过立靶密集度量化分析的准确性试验,确定了改进方案。研究方法能够指导车载自动炮设计及其结构方案优化方向。 展开更多

关键词 车载自动炮 冲量矩 力矩 埋头弹 立靶密集度

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盾构下穿河流施工技术研究

12

作者 王宏金 《门窗》 2020年第15期83-85,88,共4页

当前我国城市轨道交通正处于大规模建设的高峰期,盾构隧道下穿大型河流日益增多,过程中与既有建(构)筑物的关系越来越复杂,施工安全控制及环境保护问题越来越突出。本文以我单位在长沙地铁4号线及6号线下穿湘江施工为例,对土压平衡、泥... 当前我国城市轨道交通正处于大规模建设的高峰期,盾构隧道下穿大型河流日益增多,过程中与既有建(构)筑物的关系越来越复杂,施工安全控制及环境保护问题越来越突出。本文以我单位在长沙地铁4号线及6号线下穿湘江施工为例,对土压平衡、泥水平衡盾构长距离下穿大型河流存在的施工风险及控制技术进行研究,对城市地铁下穿河流施工有指导意义。 展开更多

关键词 城市地铁 盾构 下穿河流 施工风险

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大断面隧道塌方处理工程实践 被引量：1

13

作者 王宏金 《建井技术》 北大核心 2002年第2期37-38,36,共3页

湖南省平江至伍市二级汽车公路石鼓洞隧道在施工中发生了拱顶大面积塌方事故 ,塌方段长 2 5m ,埋深 2 8～ 36m。介绍了隧道通过塌方段的施工方法及主要技术措施。

关键词 隧道 塌方 管棚法 拱顶 衬砌 加强筋

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