基于无网格局部彼得洛夫-伽辽金法(MLPG)的弹带高速挤进膛线过程理论、方法及实验研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51205207
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    26.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0506.机械设计学
  • 结题年份:
    2015
  • 批准年份:
    2012
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2013-01-01 至2015-12-31

项目摘要

Band engraving rifling with a high speed is a complex transient nonlinear problem under the high temperature, high pressure and confined environment, and is also in the level of experiential phenomenological theory at present. Aiming at the lack of system in-depth mechanism theory for the problem and the mesh distortion during numerical simulations using the finite element method, the transient nonlinear theoretical model for the engraving process will be established in this proposal, and the numerical simulation algorithm for the process of band engraving rifling will be investigated based on the meshless local Petrov-Galerkin (MLPG) method, and the solutions for the key issues of the effectiveness and accuracy in the numerical calculations will be investigated as well. Then, a motor driven complex mechanical and electrical experimental setup will be designed innovatively, and the dynamic engraving simulation experiments will thus be conducted, forming effective method and technology for the mechanism research of band engraving rifling with a high speed based on the accurate numerical simulations using MLPG method and the dynamic engraving simulation experiments. And then the influence rules of the geometric, structural and material parameters of the band and the rifling on the character of band engraving rifling with a high speed will be researched. The research achievements of this proposal will promote the development of transient nonlinear dynamics and supply the technical supports for the design and analysis of artillery and automatic weapon, and also will promote the applications and developments of the MLPG method in metal plastic forming field with an important theoretical significance and military and civilian application worth.
弹带高速挤进膛线问题是高温、高压、密闭环境下的复杂瞬态非线性问题,目前处于经验唯象理论层次。本项目针对该问题缺乏系统深入的机理性理论及有限元法进行数值仿真时存在的网格畸变瓶颈,建立挤进过程的瞬态非线性理论模型,研究基于无网格局部彼得洛夫-伽辽金法(MLPG)的弹带高速挤进膛线过程数值仿真算法,探索数值计算中效率和精度等关键问题的解决途径,创新设计一套由电机驱动的复杂机电实验装置,开展动态挤进模拟实验,形成一种基于MLPG法的精确数值仿真和动态挤进模拟实验结合的弹带高速挤进膛线过程机理研究的有效方法和技术手段,研究弹带与膛线的几何、结构和材料参数对弹带高速挤进膛线特征的影响规律。研究成果可促进瞬态非线性动力学理论的发展,为火炮与自动武器设计分析提供理论技术支撑,也可推动MLPG法在金属塑性成形领域的应用,具有重要的理论意义和军民应用价值。

结项摘要

弹带挤进膛线是高温、高压、密闭环境下的复杂瞬态非线性问题,是恶劣环境下的弹带与膛线之间高速挤压塑性成形问题,这个复杂物理过程存在着几何非线性、物理非线性、材料非线性等特征,但弹带挤进膛线过程同时是开展火炮与自动武器膛线磨损、弹带削光、检验弹带与坡膛的匹配程度、身管寿命、射击精度以及弹丸优化设计等方面研究不可缺少的基础工作。本项目针对该问题缺乏系统深入的机理性理论及有限元法进行数值仿真时存在的网格畸变瓶颈,基于刚(粘)塑性材料假设,完成了弹带高速挤进膛线过程的瞬态非线性理论模型建立,包括弹丸尾部火药气体的瞬态冲击载荷模型、弹带与膛线摩擦模型,利用分离式霍普金森压杆试验获得了弹带这种特殊合金材料的本构关系,建立了弹带高速挤进膛线过程平衡微分方程、边界条件、几何方程(变形协调条件)、本构关系、屈服准则、体积不可压缩条件,形成基本控制方程组,完成了弹丸弹带挤进过程的数值仿真分析;在无网格局部彼得洛夫-伽辽金法(MLPG)方面将多项式和径向基函数相结合,提出一种新的无网格插值移动最小二乘法,其同时具有移动最小二乘和径向基函数的特性,其中多项式系数通过移动最小二乘方法求解,径向基函数的系数通过插值函数通过影响域内的点来获取,本方法的形函数具有Kronecker delta函数特性,使得相比与传统的移动最小二乘法本质边界条件的施加更加简单;运用功能原理设计、动力学、结构优化设计、有限元等现代设计理论研发了一种由电机驱动的复杂机电实验装置,并在此装置上开展弹带高速挤进膛线过程中弹带受力、弹丸运动状态的动力学仿真分析研究,分析结果表明该装置可以有效模拟弹带的动态挤进过程。项目研究为弹带高速挤进过程的理论模型和数值仿真以及试验验证方法提供了一套完整的研究理论和方法。

项目成果

期刊论文数量(8)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(5)
专利数量(0)
火炮卡膛一致性问题研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
    弹道学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    石海军;钱林方;徐亚栋;陈龙淼
  • 通讯作者:
    陈龙淼
身管固有频率高效全局灵敏度分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    振动与冲击
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    陈光宋;钱林方;吉磊
  • 通讯作者:
    吉磊
弹丸卡膛影响规律研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    兵工学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李淼;钱林方;陈龙淼
  • 通讯作者:
    陈龙淼
On the non-Fourier thermal fracture of an edge-cracked cylindrical bar
边缘裂纹圆柱棒材的非傅立叶热断裂
  • DOI:
    10.1016/j.tafmec.2015.07.005
  • 发表时间:
    2015-12
  • 期刊:
    Theoretical and Applied Fracture Mechanics
  • 影响因子:
    5.3
  • 作者:
    Chen, L. M.;Fu, J. W.;Qian, L. F.
  • 通讯作者:
    Qian, L. F.
弹丸卡膛规律影响因素分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    兵工学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李淼;钱林方;陈龙淼;徐亚栋
  • 通讯作者:
    徐亚栋

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其他文献

兵器专业基础力学课程体系改革的思考
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
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    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
    赵鹏举
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  • DOI:
    --
  • 发表时间:
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  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    杨宇宙;钱林方;徐亚栋;陈龙淼
  • 通讯作者:
    陈龙淼
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  • DOI:
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  • 影响因子:
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    姜泽超
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电流环中基于凸优化的位置估计的电机速度控制
  • DOI:
    10.1109/tpel.2021.3068309
  • 发表时间:
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  • 期刊:
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  • 影响因子:
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  • 作者:
    孙乐;李霄翔;陈龙淼
  • 通讯作者:
    陈龙淼
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  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    应用力学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    杨宇宙;钱林方;徐亚栋;陈龙淼
  • 通讯作者:
    陈龙淼

其他文献

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陈龙淼的其他基金

热—力—化学多场耦合作用下典型厚壁钢管内壁跨尺度损伤机理
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  • 项目类别:

相似国自然基金

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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