典型弹药系统基础振动激励的IPRK法分析

作者:李海广;安振涛;刘跃龙;张杰 刊名:《数学的实践与认识》 上传者:费岭峰

【摘要】运用IPRK法对典型弹药系统基础振动激励问题进行了研究.在阐述IPRK法基本原理的基础上,根据典型弹药系统包装形式构建了基于易损部件的三自由度弹药公路运输振动力学模型.结合实例对IPRK法和高斯白噪声模拟的有效性进行了验证,同时通过与传统Runge-Kutta法进行比较,验证了方法具有很高的计算精度和计算效率,最后运用IPRK法分析了包装箱质量、缓冲包装刚度和阻尼对引信振动加速度响应的影响规律.

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第 48卷第 11期 2018年 6月 数学的实践与认识 MATHEM ATICS IN PRACTICE AND THEORY Vo1.48.No.11 June,2018 ,’'I''·’ '’ l、 应 用 i ~ttt·川 I‘ttl‘ 典型弹药系统基础振动激励的 IPRK 法分析 李海广 ,安振涛 ,刘跃龙 ,张 杰s (1.陆军工程大学 石家庄校区,河北 石家庄050003) (2.解放军63615部队,新疆 库尔勒841001) (3.解放军93307部队,辽宁 沈阳110141) 摘 要:运用IPRK法对典型弹药系统基础振动激励问题进行了研究.在阐述IPRK 法基本原理的基础上,根据典型弹药系统包装形式构建了基于易损部件的三自由度 弹药公路运输振动力学模型.结合实例对 IPRK法和高斯白噪声模拟的有效性进行 了验证,同时通过与传统 Runge—Kutta法进行比较,验证了方法具有很高的计算精 度和计算效率.最后运用 IPRK法分析了包装箱质量、缓冲包装刚度和阻尼对引信 振动加速度响应的影响规律. 关键词: 弹药系统;振动;IPRK法;易损部件 1 引言 弹药作为我军的一项重要战略物资,其安全性问题一直为我军保障部门所关注.提高弹 药安全性,消除安全隐患,保证其顺利实现军事价值成为关系军事斗争、人民生命财产安全 和社会安定的头等大事.在保障过程中,由于受到各种环境效应的影响,弹药难免出现安全性 问题.近年来,随着包装材料的发展和广泛使用,大气环境效应和电磁环境效应对弹药安全性 的影响减小,但力学环境效应引起弹药安全事故的情况明显增多.其中冲击和振动作为力学 环境中的主要力学作用形式,存在于保障过程的各个环节,可能造成弹药易损部件连接松动, 装药破碎、火工品提前作用等严重后果.另外,由于我军仓储自动化的提高以及道路状况的 改善,弹药发生严重冲击的可能性越来越小,振动已成为保障过程中影响弹药安全性的重要 因素.因此,研究弹药在振动激励作用下的响应特性不仅有利于弹药安全防护,也为包装设计 提供一定的理论依据. 目前,我军对弹药力学环境的研究主要集中在冲击方面,对振动的研究并不多,且已有研 究多是进行整体把握和试验测试,并未进行深入的理论探讨 [1-4】.同时,弹药作为一种由引 信、发射装药、火工品等组成的复杂武器系统,传统研究将其作为一个整体,而忽略自身复杂 结构对损伤的影响,从而造成较大误差.文献 [5]虽然考虑了包装箱的影响,但其忽略了内包 装材料的非线性,同时对于基础振动的选取与实际并不相符,致使理论与试验结果存在较大 收稿日期:2014—08 26 资助项目:总装通用装备保障部科研计划项目(装通 【2009]83号);国防重点建设专项课题资助 通信作者 l1期 李海广,等:典型弹药系统基础振动激励的 IPRK法分析 127 误差.文献 [6]针对某型训练弹药进行了参数拟合,但缺乏更进一步的分析.在振动激励作用 下,典型弹药系统 (包装箱和弹药)构成了一个多自由度非线性系统,其动力学方程只能进行 数值求解.常见求数值解的方法较多,如欧拉法、Runge—Kuta法、精细积分法等,其中常用的 Runge-Kutta法在进行数值求解时简单方便,易于实现,但其精度有限;精细积分法在求解线 性动力学方程时精度较高,但其编程复杂,且可能存在矩阵求逆的数值不稳定性等问题.近年 来有关非线性动力学问题的研究取得了突破性的进展 [7-11],这为求解此类方程提

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