摘要：为解决带有输出约束的液压机械臂动力学模型未知问题并提升液压机械臂在未知环境下的力跟踪性能,本文提出了一种基于积分障碍李雅普诺夫函数的自适应神经网络导纳控制方法.首先,分析了液压机械臂的机械和液压系统动力学模型,根据阻抗控制原理,提出了基于环境参数估计的参考轨迹自适应生成方法;然后,考虑系统输出受限和机械系统动力学模型未知,利用径向基函数神经网络设计自适应神经网络控制器;同时,引入动态面控制方法以避免对虚拟信号进行直接求导,并通过李雅普诺夫方法分析了闭环控制系统的稳定性;最后,利用MATLAB/Simulink,Simscape Multibody和Simscape Fluids仿真平台对液压机械臂进行仿真研究,结果表明所设计的控制律对未知机械系统动力学具有良好的鲁棒性,可以实现良好的位置和力跟踪控制,且确保系统输出不超过预设的范围.

摘要：设计了一种迫击炮双协调臂炮口自动装填系统,建立了协调臂自动装填系统动力学模型;设计了单协调臂自动装填系统试验方案,验证了仿真结果的正确性;对比研究双协调臂与单协调臂自动装填系统动力学仿真,探讨了双协调臂自动装填系统在不同时间段的动态特性规律。结果表明:双协调臂在单协调臂的基础上明显抑制了振动,系统刚度越大,供弹过程运动越平稳;双协调臂加速度呈现收敛,系统长度越长,装填时间越长,双协调臂结构尺寸为最优状态,双协调臂比单协调臂的装填速度提高了34%,研究了协调臂自动装填系统动态特性及结构变化对装填速度的影响,为进一步实现其结构优化和精度控制奠定基础。

摘要：利用弹性不稳定性来提高仿生软体机器人的性能正日益得到人们的关注。设计了一种具有单稳态结构的预弯曲螺旋缠绕气动软体夹持器,包括应变限制层和快速气动网格通道层两部分。将应变限制层做轴向预拉伸,快速气动网格通道层沿着轴向预拉伸方向偏转一定角度与应变限制层相黏合,释放预拉伸后即得到有预弯曲角的螺旋状夹持器,在驱动下可表现出单稳态行为。通过理论和仿真分析,研究了该型夹持器无压驱动下的预弯曲机理和有压驱动下的弯曲力学行为,分析发现拉伸率和偏转角是影响夹持器性能的关键参数。最后,进行了该型软体夹持器的静力学试验和抓取测试,结果表明:该型夹持器具有良好的目标适应性和抓取能力。由于所具有的单稳态结构,在零气压初始状态下可加持自身质量1.35倍的物体;在有气压驱动状态下最大可夹持自身质量20.85倍的物体。

摘要：分析了生物质致密成型单孔试验装置的受力状况,推导了成型模具内壁法向应力与外壁周向应变的关系式。结合有限元法对成型过程进行了数值模拟,以木屑为对象分析了压制速度和含水率对模孔内壁法向应力的影响,并进行了试验验证。结果表明,压缩速度和含水率都对模孔受力影响显著,压缩速度为80mm/min,含水率为10%时,模孔内壁法向应力最小。通过测量模具外壁周向应变来获得对应内壁法向应力这一方法是可行的,增大压缩速度、减小含水率均能使模孔内压减小。提出的方法对研究成型过程中物料与模具的接触、模具的应力场分布有重要价值。

摘要：针对湿陷性黄土存在的现场取土成本高、扰动大等问题,结合黄土的湿陷特性与电学特性,提出了基于电阻率的黄土湿陷系数评价方法。通过开展室内湿陷试验,系统研究了含水量、密度和上覆荷载对黄土压缩量和湿陷系数的影响规律,阐明了黄土湿陷系数、电阻率与物理特性指标之间的关系。试验结果表明,黄土的湿陷系数随含水量和密度的增大呈幂函数形式减小,随压力的增加先增大后减小。采用室内电阻率测试验证了Keller电阻率模型对湿陷性黄土同样具有适用性,且电阻率与含水量、密度呈幂函数关系。通过消去含水量参数,可直接建立黄土湿陷系数与电阻率的关系,实现了基于电学指标的黄土湿陷系数现场评价方法。

摘要：为了探究紫铜和工业纯铁周向多线形爆炸成型战斗部药型罩的成型及毁伤特性,开展了试验和数值仿真研究,获得了两种药型罩的成型、速度变化以及毁伤威力差异。研究结果表明:紫铜与纯铁药型罩在闭合过程中,尾部均会出现震荡回弹现象,直至毁伤元状态稳定该现象逐渐消失;当药型罩厚度均为4.5 mm时,纯铁毁伤元闭合速度更快,但尾部回弹幅度更大;纯铁毁伤元长径比(2.57)较紫铜毁伤元长径比(3.1)小,紫铜毁伤元的成型及对Q235钢靶的侵彻能力均优于纯铁毁伤元,该结论不仅适用于药型罩厚度为4.5 mm,而且对药型罩厚度在3 mm至7 mm内皆适用。紫铜及工业纯铁毁伤元的实测速度与数值模拟结果符合良好,仿真结果可靠,研究成果可为周向毁伤元战斗部设计提供参考。

摘要：爆炸成型弹丸(explosively formed projectiles,EFP)的飞行稳定性直接决定弹丸撞靶的姿态、速度和密集度,进而影响EFP的侵彻性能。为了提升高超音速(Ma=4~7)EFP的侵彻威力,综述目前EFP的构型及飞行稳定性,建立了大长径比尾裙和褶皱尾翼EFP模型;构建并验证了EFP高超音速气动参数的数值计算方法。分析了尾翼式EFP的结构参数(齿根高、齿宽、实心率)对升阻力、压心和飞行稳定性等的影响规律,研究了结构不对称程度和滚转运动对尾裙和尾翼式EFP静态气动参数的影响规律。在此基础上,建立并验证了EFP飞行动力学微分方程,分析了结构非对称和滚转运动对弹道径向偏移量的影响;研究了药型罩材质对球形、尾裙式、尾翼式EFP长距离飞行速度降的影响,定量分析了飞行稳定性对EFP存速能力的影响。研究表明:常规尾翼弹飞行稳定性判据仍适用于EFP高超音速空气弹道;通过斜置褶皱尾翼产生较低速的滚转运动,可以显著提高非对称结构EFP的空气弹道密集度;优化后的尾翼式EFP在飞行稳定性良好的同时,具有优异的存速能力,可为高侵彻威力EFP战斗部成型设计提供一个标准构型参考。

摘要：高熵合金因其优异的综合力学性能被应用于高速碰撞和爆炸冲击等极端环境。为研究高熵合金在动态加载下变形、损伤及破坏行为,设计并制备了HfZrTiTaAl系难熔高熵合金,开展准静态压缩实验和分离式霍普金森压杆实验,结合数值模拟得到含损伤的Johnson-Cook本构模型参数,模拟材料在动态加载下的损伤演化过程及破坏。研究结果表明:该难熔高熵合金在准静态压缩条件下具有良好的塑性,在0.001~3500 s^(-1)应变率范围内,HfZrTiTaAl系高熵合金具有应变率效应,屈服强度从1140 MPa增加到1568 MPa;在高应变率加载下试样的损伤主要集中在与加载方向呈45°的断面上,且在试样中间的单元损伤程度大于试样两侧单元的损伤程度;随着加载应变率的增大,损伤度大于0.8的单元占试样总单元的百分比也逐渐增大。

摘要：针对飞行器导航系统中的多源传感器数据交互效率问题，提出了基于共享内存的多核处理器高速数据交互方法，设计了高速数据传输通道和OpenAMP架构的异构多核数据通信方案，解决了数据信号读取与交互中实时(高速)性、可靠性问题。从硬件上，设计了可编程逻辑部分的系统链路连接方式，并采用AXI DMA控制器实现向DDR存储器的高速数据写入。通过SoC中的两片Cortex-A9处理器分别运行裸机程序和Linux系统，基于RPMsg协议实现了多核处理器之间的数据大量交互。经过实际操作与测试验证，在系统时钟频率最高为100 MHz,单次数据传输量最大达到10 000×4 B时，FPGA向DDR存储器写入数据的速度可达到244 MB/s,实现了大规模数据的有效交互。

摘要：针对侵彻弹在子弹撞击、破片撞击及殉爆等机械冲击刺激条件下的安全性响应分析方法不健全、量化分级标准缺乏等问题,提出了一种基于机器学习的侵彻弹冲击安全性响应量化分级方法,基于Lee-Tarver装药反应度仿真数据和试验数据集,获得了装药反应度与冲击安全性响应等级的映射关系,实现了冲击安全性响应等级的定量预测,并开展了典型侵彻弹的子弹撞击、破片撞击及殉爆验证试验.结果表明:仿真预测结果与试验结果吻合较好,证明了侵彻弹冲击安全性响应量化分级方法的有效性,可为侵彻弹的冲击安全性工程设计提供重要支撑.