制导炮弹电子系统冲击动力学研究
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摘要
论文以非线性动力学理论和有限单元方法为基础,以制导炮弹的电子系统为研究对象,建立其有限元数学分析模型;并应用有限元分析软件SAMCEF,采用隐式算法对弹体发射过程的动力学特性进行了仿真计算,得到弹体的冲击瞬态响应加速度、全弹体的等效应力分布,电子系统的印制板的应力—应变等计算结果。对仿真结果分析后,提出电子系统抗冲击结构设计优化方向。
另一方面,本文采用落锤冲击塔和火药发射模拟作为冲击发生装置,分别采用不同材料封装的电子系统模拟试验件进行高冲击试验研究,对获得的试验数据进行了分析,验证有限元分析的可信性;从试验结果表明以空心玻璃微珠作为颗粒填充物来提高电子的抗高冲击能力是可行的,是一种有潜力的抗高冲击技术。
This article focus on the electron system of Guidance Projectile as studying model, based on the theory of non-linear dynamics and finite element method, building whose finite element method mathematical analysis model; and with finite element program SAMCEF, implicit finite element method of body The process of launching the dynamic characteristics of the simulation, the projectile body has been the shock of transient response acceleration, full-body stress, such as the distribution of electronic components of the system's stress - strain, and other results. The simulation results of the analysis, put forward the direction of shock design optimization on the structure of the electronic system.
On the other hand, this article used the drop hammer shock tower and the gunpowder launch simulation as a launch simulation device, using the different material seal the electronic system simulation test piece to conduct the high shock test research separately, has carried on the analysis to the tentative data, the confirmation finite element analysis credibility; From the test result indicated that enhances electronic by the hollow glass micro bead as the pellet filling material anti-high shock ability is feasible, is one kind of the potential anti-high shock technology.
另一方面,本文采用落锤冲击塔和火药发射模拟作为冲击发生装置,分别采用不同材料封装的电子系统模拟试验件进行高冲击试验研究,对获得的试验数据进行了分析,验证有限元分析的可信性;从试验结果表明以空心玻璃微珠作为颗粒填充物来提高电子的抗高冲击能力是可行的,是一种有潜力的抗高冲击技术。
This article focus on the electron system of Guidance Projectile as studying model, based on the theory of non-linear dynamics and finite element method, building whose finite element method mathematical analysis model; and with finite element program SAMCEF, implicit finite element method of body The process of launching the dynamic characteristics of the simulation, the projectile body has been the shock of transient response acceleration, full-body stress, such as the distribution of electronic components of the system's stress - strain, and other results. The simulation results of the analysis, put forward the direction of shock design optimization on the structure of the electronic system.
On the other hand, this article used the drop hammer shock tower and the gunpowder launch simulation as a launch simulation device, using the different material seal the electronic system simulation test piece to conduct the high shock test research separately, has carried on the analysis to the tentative data, the confirmation finite element analysis credibility; From the test result indicated that enhances electronic by the hollow glass micro bead as the pellet filling material anti-high shock ability is feasible, is one kind of the potential anti-high shock technology.
引文
[1]张晓玲 华菊仙.新型制导饱弹射程更远、射后不管 现代军事2006年8月
[2]王强21世纪末制导弹药的发展预测 制导与引信2004年3月第25卷第1期
[3]何晓东 国外末制导炮弹现状与发展趋势 弹箭技术1996年第1期
[4]祁载康 制导弹药技术 北京 北京理工大学出版社2002:1-3
[5]刘芸江,李曼抗精确制导武器技术研究J1制导与引信,2003:24(1)
[6]王华,孙宇军,王绪智,等伊拉克战争中美英武器装备使用的新特点 装备参考,2003,(15)
[7]王泉水 欧洲的几种自动制导炮弹China Academic Journal Electronic Publish House 1994-2008
[8]卜奎晨 刘莉 末制导炮弹发展趋势及其研究方向 系统工程与电子技术2006年11月
[9]夏竣生 军用微电子抗高冲击技术研究浅述 集成电路通讯2004年9月
[10]李怀建 刘莉GPS接收机抗高冲击技术研究 北京理工大学学报2004年12月;
[11]张洪武等 有限元分析与CAE技术基础.北京:清华大学出版社,2004
[12]杨朝丽 计算机辅助工程(CAE)发展现状及其应用综述.昆明大学学报,200350-54
[13]杜平安等 有限元法原理、建模及应用.北京:国防工业出版社,2004
[14]何永.火炮运动与身管振动的耦合关系研究 火炮发射与控制学报,199642-46
[15]王虎 某牵引火炮非线性有线元结构动力学分析 南京理工大学硕士学位论文,2005
[16]任建峰 电子设备结构动力响应研究中的关键技术 西安电子科技大学:硕士学位论文2006
[17]Charles.E.Crede and Edward J.Lunney,Establisment of Vibration and Shock T ests for Missile Electronics as Derived from the Measurement[R],Wright Air D evelopment Technical Report,ASTIA Document AD118133,1956.12.1:56-503
[18]Steinberg D.Vibration analysis of electronic systems.JohnWiley and sons,1988
[19]Wayne Tustin Curing reasonances in electronic equipment.Evaluation Engineering,1998;(4):60-63
[20]Markstain W.Designing electronics For high vibration and shock.Electronics Packaging & Production,1987;(4):40-43
[21]S.Kannappan,V.Ku.Nukkaussil Structural Analysis of Spacecraft Electronics packages.Transaction of the ASME.1992;(3):96-99
[22]V.Roizman,V.Petyak,The Dynamic Efects and Impacts in Electronics[A],IEE Power Electronics and Variable Speed Drives[C],Conference Publication N o.456,1998:393-398
[23]PA.Engel and C.KLim,Stress Analysis in Electronic Packaging[J],Finite Elementsin Analysis and Design,1988,4:9-18
[24]J.H.Lau,C.A.Keely,Dynamic Characterization of Surfaec Mounted Component Leads for Solder Joint Inspection[J],IEEE Trans.On CHMT,1989,12(4):594-602
[25]Taniguchi.M.,Takagi.T.Akasaki,I.An Experimental Study on the Application of Storboscopic Holography to Impulsive Vibration Analysis of Printed Circuit Board[A],Instrumentation and Measurement Technology Conferenec[C],1994:204-207
[26]Q.J.Yang,G.H.Lim,R.M Lin,F.F.Yap,H.LJ.Pang,Z.P.Wang Experimental Modal Analysis of FPGA Printed Circuit Board Assemblies[A]IEEE/WCPMT Electronic Packaging Techology Confeernce[C],1997:290-296
[27]杨平 电子信息设备抗振动冲击防护理论与技术研究现状和展望 中国机械工程第13卷第13期2002年7月
[28]庄表中,何姗 强冲击情况下的电子线路板抗冲击技术 振动与冲击 2006第25卷第1期
[29]钱立志 弹载任务设备抗高过载方法研究 兵工学报 2007年8月
[30]贾建援,李勤 机动电子方舱在碰撞冲击激励下的响应预估[J],西安电子科技大学学报,1995,22(4):339-443
[31]杨宇军 ANSYS动力学仿真技术在航天计算机机箱结构设计中的应用[J],电子机械工M4,2003,19(5):42-46
[32]龙祖利 动能侵彻电子系统抗冲击防护技术研究 测控技术
[33]匡震邦 非线性连续介质力学.上海:上海交通大学出版社,2002
[34]楚志远 自行火炮非线性有限元动力学仿真.南京理工大学博士学位论文2001
[35]王帽成 有限单元法基本原理和数值方法.清华大学出版社.2003
[36]Wilkerson.S.A.Element(FE) Modeling of Gun Dynamics Techniques.US.Army International Symposium on Ballistics.using Three-Dimensional Finite Research Laboratory.14 September,1993
[37]Soifer Martin T.etc.Dynamic Analysis of the 75mm ADMAG Gun System. AD-A123 867/4,Dec.1982
[38]Mcgrath.S Dynamic Response of a Lightweight Gun Barrel During a Firing-Pressure Transaction.DE90010893/XAD,Apr.1990
[39]丁建春 弹体膛内动力分析 南京理工大学 硕士学位论文2001
[40]卜仕彪 复合增程榴弹第一临界状态动力学模型计算分析 南京理工大学 硕士学位论文,2006
[41]Ted Belytschko,Wing kam Liu,Brian Moran连续体和结构的非线性有限元北京:清华大学出版社庄茁译,2002
[42]郭乙木等 线性与非线性有限元及其应用 北京:机械工业出版社,2001
[43]赵寿根等 冲击力减振系统的试验研究 试验力学 第17卷第1期2002年3月
[44]周培基,霍普金森 材料对强冲击载荷的动态响应.北京:科学出版社,1985
[45]王礼立等 冲击动力学进展 中国科学技术大学出版社.1992
[46]王礼立 应力波基础 国防工业出版社,北京,2005
[47]刘莉,林宵映.导引头天线在高过载环境下的动态应分析[J]北京理工大学学报,1999,19(2):224-228.
[48]刘斌.结构在高过载环境下的动态响应试验研究D北京:北京理工大学机电工程学院,1999.
[49]Masri S F.Studies of multi unit impact dampers[J]Journal of the Acoustical Society2 of America,1968,45(5):1111-1117.
[50]Stiefel L.火炮发射技术[M].杨葆新袁亚雄译.北京 兵器工业出版社,1992.
[51]胡秀英 舰船电子设备高强度冲击试验和抗冲击设计探讨 装备环境工程 第4卷第5期2007年10月
[52]商孝鹏 舰船机电设备非线性抗冲击理论建模和试验研究 上海交通大学 硕士学位论文
[53]刘斌,吴江等 用火工品产生中高量级冲击的试验技术研究 强度与环境.2007年6月第34卷第3期
[54]张波等 板级电子封装在跌落冲击载荷下的动态响应分析 振动与冲击2008年第27卷第6期
[55]黄加才等 利用空心玻璃微球提高电路板冲击性能 宇航材料工艺2007年第6期
[56]徐志伟 NOPD颗粒减振机理的理论及试验研究 航空学报2001年7月
[57]刘俊,石云波,马游春等 高过载测试中缓冲材料的试验分析 中北大学学报2005年第26卷第5期
[58]胡吕明 镁铝合金的动态力学性能研究 中国科学技术大学学位论文,2003
[59]谢占魁等 抗高冲击电路的封装技术与封装材料 测试技术学报1996年第10期第2.3卷
[60]尹颢等 抗高冲击微压传感器 传感器技术2001年第20卷第4期
[61]肖军等 空空导弹环氧封装材料应用技术和进展 航空兵器2003年第3期
[62]杜平安等 有限元法原理、建模及应用.北京:国防工业出版社,2004
[63]黄祖媛 有限元动力分析、非线性分析应注意的问题.机械强度.2000(2):159-160.
[64]魏惠之等 弹丸设计理论 北京 国防工业出版社 1985年
[65]李润方 三维冲击动力接触问题数值分析的一种高效算法.振动与冲击.2000(4):83-87
[66]王远功 冲击问题的动态分析方法.振动与冲击.1994(49):41-45
[67]Ted Belytschko Wing ham北京:清华大学出版社Liu Brian Moran.连续体和结构的非线性有限.庄茁译,2002
[68]冯勇 某火炮弹体发射强度仿真分析.系统仿真学报.第20卷第6期2008年3月
[69]Gregoty Fetter.Extend-Range Projectiles Get More from Artillery.World Aerospace Defence Intelligence.1997:13-15
[70]ANSYS Inc.ANSYS Modeling and Meshing User Guide(5.6),1998
[71]H.Mahfuz.Z.Y Hui Zhu,A.Haque.A.butalib etc.Investigation of High-velocity Impact on Integral Armor Using Finite Element Method.International Journal of Impact Engineering.24,203-217,2000
[72]肖攀 高速冲击挤进问题的动力学建模与瞬态有限元分析.南京:南京理工大学硕士学位论文.2003
[2]王强21世纪末制导弹药的发展预测 制导与引信2004年3月第25卷第1期
[3]何晓东 国外末制导炮弹现状与发展趋势 弹箭技术1996年第1期
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[6]王华,孙宇军,王绪智,等伊拉克战争中美英武器装备使用的新特点 装备参考,2003,(15)
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[61]肖军等 空空导弹环氧封装材料应用技术和进展 航空兵器2003年第3期
[62]杜平安等 有限元法原理、建模及应用.北京:国防工业出版社,2004
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[66]王远功 冲击问题的动态分析方法.振动与冲击.1994(49):41-45
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[68]冯勇 某火炮弹体发射强度仿真分析.系统仿真学报.第20卷第6期2008年3月
[69]Gregoty Fetter.Extend-Range Projectiles Get More from Artillery.World Aerospace Defence Intelligence.1997:13-15
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[72]肖攀 高速冲击挤进问题的动力学建模与瞬态有限元分析.南京:南京理工大学硕士学位论文.2003