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IJMSD | 南京理工大学张合教授团队：侵彻弹引多体系统动力学传递模型及其应用

已有 2605 次阅读 2024-3-8 09:08 |个人分类:IJMSD|系统分类:论文交流

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图文导读

侵彻弹是对抗强大防御目标的有力手段，其毁伤的有效性取决于引信侵彻过程中在脉冲持续时间长、冲击强度高的极端机械载荷下的可靠运行。引信的防护和起爆策略设计离不开对侵彻过程中加速度信号特征的准确估计，特别是加速度峰值和靶内时间。然而，由于对此类极端力学条件下弹引系统侵彻过程中的动力学传递机理认识不清，目前仍缺乏有效方法来准确估计和设计对侵彻引信承受冲击载荷的防护。

鉴此，南京理工大学张合教授团队重点研究了侵彻弹引系统在高冲击载荷下的动态响应过程，首先分析了弹引多体系统的组成部分，并根据侵彻弹引系统的联接关系建立了弹引系统动力学传递链。其次，建立了侵彻弹引多体系统动力学传递模型并绘制系统传递图。通过模态和谐响应分析，标定了系统各组成部分的固有频率和无量纲阻尼比。最后，在动力学传递模型中应用标定参数，进一步求解侵彻过程过载信号，完成侵彻弹引系统模型的相关分析等。研究结果表明，采用所提出的多体动力学传递模型求得的加速度峰值与试验值之间的相对误差仅15.7%，远低于有限元仿真值与实验值之间26.4%的误差。该研究成果以“Alleviating vibrations along a harmonically driven nonuniform Euler-Bernoulli beam by imposing nodes Dynamic transfer model and applications of a penetrating projectile-fuze multibody system”为题发表于《国际机械系统动力学学报（英文）》(International Journal of Mechanical System Dynamics, IJMSD)。该文提出方法的计算量主要体现在参数标定过程，对于特定弹引系统仅需计算一次。标定后的动力学模型能以极低的计算代价快速求解不同弹引质量、靶标强度及着靶速度等工况下的侵彻过载信息，为侵彻弹引典型工况下侵彻冲击信号样本生成提供支撑，为侵彻式弹引系统实际工程设计提供了便利手段。

该文亮点

1. 建立了侵彻弹引系统的多体系统动力学传递模型；

2. 相较于有限元仿真结果，提出的多体动力学传递模型对加速度峰值的计算精度更高；

3. 该模型仅需一次计算校准，之后便能以极低计算代价快速获取弹引系统在各种工况下的响应特征。

Highlights

1. A dynamic transfer model for penetrating projectile-fuze multibody system is established.

2. Compared with the finite element method (FEM), the proposed multi-body dynamic transfer model has high accuracy in calculating peak acceleration.

3. With just one calibration calculation, the proposed model can quickly obtain the response characteristics of the penetrating projectile-fuze multibody system under various working conditions with extremely low computational complexity.

Keywords:Projectile-fuze,dynamic transfer model,impact,finite element

DOI: 10.1002/msd2.12092

To Share: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/msd2.12092（点击链接直达原文）

To Cite:Yu D, Yang B, Yan K, et al. Dynamic transfer model and applications of a penetrating projectile-fuze multibody system. Int J Mech Syst Dyn. 2023; 3(4): 360-372. doi:10.1002/msd2.12092

作者简介

蔚达 南京理工大学机械工程学院博士后。2022年获南京理工大学工学博士学位，师从张合教授。研究方向为侵彻弹引动力学响应、侵彻弹引动力学仿真、引信电源失效机理等。

杨本强 南京理工大学在读博士研究生。研究方向为侵彻引信目标识别与探测、高冲击下引信防护方法等。

闫凯 哈尔滨工业大学仪器科学与工程学院硕士研究生。2022 年获南京理工大学机械工程学士学位。目前研究方向为机械运动控制和精密隔离微振动系统。

李长生 南京理工大学机械工程学院教授。毕业于南京理工大学，获工学博士学位。目前研究方向为灵巧化与智能化引信设计、机电引信信息化、硬目标侵彻引信技术。

马翔 南京理工大学在读博士研究生。2018 年获中国厦门华侨大学机电与自动化学院学士学位。目前研究方向为侵彻引信信号处理与机器学习。

韩翔宇 南京理工大学硕士研究生。研究方向为储能器件失效机理分析。

张合 南京理工大学机械工程学院教授，研究方向为引信智能与灵巧化设计技术、武器系统与引信交联技术。毕业于南京航空航天大学，获工学博士学位。中国兵工学会引信专业委员会第六届委员会副主任，《兵工学报》第六届编辑委员会编委，南京理工大学机电工程研究所所长以及其他领域组长、副组长等。

戴可人 南京理工大学机械工程学院副教授。2014年，2018 年分别获清华大学工学学士和工学博士学位。目前研究方向为系统建模与仿真、信号处理、电源管理系统和微功率器件等。

期刊简介

IJMSD由来自18个国家的21位院士、17位国际学会主席、20位国际期刊主编等69位科学家和国际出版巨头美国Wiley出版社合作创办。主编为国际机械系统动力学学会(International Society of Mechanical System Dynamics, ISMSD)主席、中国科学院院士、南京理工大学芮筱亭院士，3位合作主编为加拿大工程院院士、欧洲科学院院士、加拿大麦吉尔大学Marco Amabili 院士，国际理论与应用力学联盟(International Union of Theoretical and Applied Mechanics, IUTAM)前司库、国际多体系统动力学协会(International Association for Multibody System Dynamics, IMSD)前主席、德国斯图加特大学Peter Eberhard 教授和美国工程院及科学院院士、欧洲科学院外籍院士、英国皇家学会外籍院士、中国科学院外籍院士、美国工程科学协会前主席、美国西北大学Yonggang Huang 院士。

IJMSD旨在用机械系统动力学科学与技术为现代装备设计、制造、试验、评估和使用全生命周期性能的提升提供先进的理论、软件、方法、器件、标准，为全球科学家和工程专家提供广泛的机械系统动力学国际交流平台。IJMSD强调从“系统”视角及系统级工具理解动力学，所涉及的机械系统不仅包括各种不同尺度的机械系统和结构，还包括具有多物理场/多学科特征的综合机械系统。

目前，IJMSD已被ESCI, Ei Compendex, Scopus, IET Inspec, DOAJ等收录。2024年免收出版费，并为已录用稿件免费提供专业语言润色服务，欢迎全球科学家投稿交流。

期刊主页：https://onlinelibrary.wiley.com/journal/27671402

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