摘要：半导体激光器作为一种高效率、高稳定性的光电器件,其驱动电源的性能直接影响半导体激光器输出特性以及使用寿命。为解决半导体激光器输出功率的稳定性以及鲁棒性等问题,研制一种具有高效率、低纹波、抗干扰能力强的半导体激光器驱动电源。首先,提出一种减小元器件电流应力的LCC谐振腔参数设计方法,通过数学模型建立配合实验分析,采用变频移相复合控制策略和线性自抗扰控制算法,提高了半导体激光器电源效率,减小了器件的电流应力和开关的导通损耗,同时具有较好的抗干扰能力,对于高性能半导体激光器的驱动电源系统的设计具有一定的指导意义。最后,仿真与实验的结果表明,该电源在输出电流0~40A范围内连续可调,电流纹波<0.8%,工作效率最高可达92%,具有稳定性高、纹波小、效率高、成本低以及鲁棒性较好等特点。

摘要：盐雾环境对自动步枪战术技术性能和作战效能有着重要影响,但目前对盐雾环境对自动机运动特性和故障的影响机理尚不明确。以某小口径自动步枪为试验对象,设计并进行盐雾全寿命试验,在每次盐雾后通过高速摄影非接触测量自动机运动、高精度天平测量枪机框质量、簧力测试仪测量复进簧参数;对枪机框及导轨表面形貌特征进行拍照,统计全寿命过程中故障情况,获得自动机运动典型故障类型。研究结果表明:随着盐雾时间增长,枪机框质量逐渐增加;复进簧自由长度及预压力逐渐减小,工作压力先减小、后趋于平缓;自动机后坐到位速度先减小、后增大;复进开始及复进到位速度逐渐减小,且二者具有相同变化趋势。盐雾使自动机后座到位速度减小,自动机运动故障次数增多,盐雾环境引起的多参数变化对自动机故障频次影响明显。在试验研究的基础上,构建枪机框质量、复进簧参数、特征点速度随时间变化定量关系公式,为推断盐雾环境自动机运动件参数变化状况和分析其对故障的影响提供参考依据。

摘要：针对当前防弹头盔泡沫衬垫在头盔被枪弹钝击过程中吸能不足的问题,开展3D打印负泊松比结构柔性衬垫吸能特性研究。以热塑性聚氨酯(TPU,Thermoplastic polyurethanes)为原料,采用3D打印制造TPU拉伸试件和压缩试件,进行了打印工艺参数(打印速度、打印温度和分层厚度等)对柔性材料力学特性影响的研究;设计了不同尺寸规格的负泊松比结构并进行了准静态压缩试验,利用有限元仿真与试验结果进行了对比。结果表明:当打印层高为0.1 mm、喷头温度为200℃、打印速度15 mm/s时,打印试件的力学特性最优;负泊松比结构的吸能能力随着水平胞壁与弯曲胞壁的长度降低而提高,随着胞壁厚度的增加而提高,与胞壁夹角无明显规律;随后通过多目标优化设计,确定了负泊松比结构胞元的最优结构,比能量吸收相较于优化前结构得到显著增加。

摘要：随着高科技电子设备在战场上的广泛应用,军用锂电池在冲击环境下的安全性尤为重要。然而,在实验室中无法还原真实战场环境中的冲击载荷,目前研究仍局限于模拟仿真,缺乏对枪击载荷作用下电池的损伤失效特征的解析。针对上述问题,通过单体电池枪击实验,研究了高比能锂离子电池在冲击载荷下发生热失控的荷电状态(SOC)阈值。结果表明,50%SOC电池未发生热失控,60%以上SOC的电池均发生了不同程度热失控,80%以上SOC的电池发生了伴随爆燃的剧烈热失控。随后对电池残骸进行分析,50%、60%、70%SOC电池在被子弹击穿后还具有完整的形状,而80%、90%、100%SOC电池被完全破坏。上述研究成果可为军用高比能锂电池在冲击载荷下的安全设计提供参考。

摘要：针对复杂机械产品研发过程中几何数字样机与性能数字样机模型转换时信息丢失的问题,构建了数字样机的模型驱动体系架构,并通过解析STEP文件的组成要素,建立了基于数字样机的平台无关模型(platform independent model,PIM);提出了基于模型驱动的PIM到UG软件、到Adams软件、到Abaqus软件的平台相关模型(platform specific model,PSM)的转换方法;基于异构软件接口和脚本语言,开发了上述3个平台的模型驱动模块,并进行了实例验证。结果表明,应用模型驱动技术可实现机械数字样机专用软件之间模型信息的共享,所开发的模型驱动模块能够快速进行仿真分析并及时输出结果。

摘要：针对枪械传统设计过程中指标验证过度依赖实物试验的问题,提出了枪械数字样机构建方法;根据典型枪械工作特点和性能指标,基于三维模型的几何样机,结合相关仿真分析软件,建立了面向枪械多项功能性能的仿真模型,分析了疲劳寿命、射击精度、终点威力、人机工效等内容,得到了具体的参数值;结果表明:枪械数字样机能够从结构合理性、原理可行性、指标可达性、措施有效性4个维度进行仿真分析,在计算机上实现了对物理样机功能和性能的分析和评价,为枪械的结构改进和性能优化提供了数字化手段,能够有效减少样机研制过程中的加工和试验轮次,支撑枪械设计效率和水平的提升。

摘要：外能源转管武器的驱动电机是一种具有短时高过载的特种电机,提高其功率密度有利于武器系统的最小化和一体化设计。通过分析不同射频下转管自动机与供输弹阻力矩测试数据,结合自动机短时间歇制工作特点,确定了电机初始设计参数;利用电磁仿真软件Maxwell建立了12槽10极电机模型,通过多参数匹配的方式对磁路结构、定子槽参数、永磁体结构进行优化设计,降低了转矩波动;分析电机工作点的铁心磁密与定子铁心的饱和磁密,提高电机过载能力和功率密度。研究结果表明:数值模拟结果与试验数据吻合较好,验证了仿真模型的可靠性;设计电机转速为5000 r/min最大输出功率为16.3 kW,峰值功率密度可达5.8 kW/kg,在1000~3000发/min的射频下,自动机的启动速度可以达到200 ms左右,在稳定射频下的转速波动小于10%。

摘要：为充分发挥出分段杆弹侵彻效能,利用LS-DYNA软件拉格朗日算法对钨合金长杆弹侵彻装甲钢进行数值模拟,得到长杆侵彻的典型物理图像和重要物理量的时程曲线,与实验和理论结果进行对比,验证有限元模型的有效性。构造了各段长度梯度分布的和各段直径梯度分布的两类分段杆,对比研究了其侵彻效能。研究结果表明:分段杆弹体总有效长度一定时,各段长度均匀相等时分段杆的侵彻能力最大;各段直径梯度分布的分段杆弹比各段长度梯度分布的分段杆侵彻深度大。

摘要：为揭示杀伤元与超高分子量聚乙烯(UHMWPE)层合板相互作用机制,开展硬质合金破片侵彻UHMWPE层合板的的弹道试验,获得不同入射速度下破片穿透层合板后的剩余速度以及层合板在不同速度下的断裂失效形貌特征。在此基础上,基于波动理论和能量守恒原理建立刚性破片对层合板侵彻过程的能量耗散模型,分析破片侵彻过程中不同形式能量传递规律。研究结果表明:侵彻过程中层合板因剪切失效、拉伸和压缩变形产生的能量传递在各种形式耗散能量中占主导地位;与试验结果对比发现,该模型可有效描述破片对层合板的侵彻过程,可为有防护目标杀伤机理及弹道设计提供一定参考。

摘要：针对常规事物特性表不能有效组织智能主模型中多视图、多层次产品信息和设计知识的问题,提出了事物特性表扩展方法.首先结合智能主模型信息需求对事物特性进行分析分类,然后从广度维扩展事物特性多视图内涵,以完整表达面向设计过程的产品特性;深度维扩展采用知识映射矩阵表达产品特性与设计知识的关联关系,为产品设计过程提供设计决策知识;粒度维扩展从产品、部件、零件等结构层次构建多层次事物特性表,满足智能主模型智能缩放产品结构,在早期设计阶段快速评估不同配置方案的需求.通过某枪管设计优化实例,验证了所提方法的有效性.