毕业设计论文--基于KPCI823卡加速度信号数模转换方法的研究

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1、 第 1 页 共 32 页 1 绪论绪论 1.1 课题介绍课题介绍 本课题研究的是利用 ANSYS/LS-DANA 软件建立炮弹侵彻两层钢板的模型，然后仿真 弹体高速穿透两层钢板，得到弹体穿透钢板时的速度及加速度的数字信号，通过该软件 的后处理器也可得到弹体的速度及加速度曲线。前面仿真得到的加速度数字信号要通过 KPCI-823 数模转换卡转换得到加速度的模拟信号， 从而为硬目标灵巧的设计提供技术途 径。 1.2 本课题的研究现状本课题的研究现状 从二十世纪中期开始， 由于军事领域的迫切需求， 现代军事目标均采取了埋设地下、 提高建筑强度、增加复合材料、实现多层防护等措施,大大增强了抵御外部打

2、击的自我 保护能力。对这类目标进行攻击时,为了获得最大破坏和毁伤效果,弹丸必须对目标介质 具有一定的识别和判断能力。这就涉及到了目标的侵彻动力学问题，许多武器实验室致 力于进行碰撞后弹靶动态响应问题的研究。为了适应现代战争的需要,在实际的碰撞问 题中，随碰撞速度、碰撞角度、弹靶材料、弹靶的几何外形和尺寸等初始条件的不同， 弹靶相互作用的结果千差万别，非常复杂。弹靶动态响应问题之所以非常复杂的主要原 因在于这一力学过程通常会同时涉及到三类非线性问题:几何非线性、材料非线性和边 界非线性问题。几何非线性是指弹靶碰撞后发生大变形、大位移或大转动而导致平衡方 程和几何关系都可能是非线性的。材料非线性是

3、指弹靶材料的非线性本构关系，这在通 常弹速(10-1000m/s)的碰撞问题中尤其重要。另外，弹靶碰撞问题中相互接触边界的位 置和范围以及接触面上的力事先并不知道，需要依赖整个碰撞问题的求解才能确定，从 而构成了边界条件的非线性。通常将较高速度的弹体碰撞靶体之后的力学过程称为侵 彻，它可以分为弹体侵入靶体、在靶体介质中运动和弹体穿出靶体等几个主要阶段。同 其它学科的研究一样，实验、理论分析和数值模拟是侵彻问题研究的三类基本方法。这 三类研究方法各有优缺点，可以也需要互相借鉴，互相促进，共同发展1。 早期，侵彻问题主要以实验、以及在大量实验的基础上提出或修正经验公式为主要 研究方向。实验是基础，

4、是检验理论分析和数值模拟结果的基本标准。但是，实验研究 费时费力， 也不可能得到侵彻过程的所有结果。 经验公式主要采用量纲分析的方法得到， 另外也在一定程度上考虑弹体受到的阻力、能量效应等力学机制。经验公式的优点是有 第 2 页 共 32 页 实验数据的基础，但是，经验公式主要反映的是大量实验数据的数学拟合结果，难以全 面反映侵彻过程的力学实质。所以，选用经验公式分析问题时必须要同拟合经验公式的 实验条件基本一致，因此经验公式的使用受到很大限制。 有许多研究者一直致力于对侵彻问题的理论分析模型的研究工作。理论分析方法能 够在一定程度上反映侵彻过程的主要力学机制，能够得到一些有定性指导意和重要应用 价值的结果。但是，理论分析方法需要对材料性质及力学过程进行必要的简化，过多的 简化可能导致较大的误差，甚至产生错误的结果。而且，对于武器研制和防护工程中的 许多实际问题，如弹体强度分析和靶体损伤破坏分析等，利用理论方法分析非常困难。 随着计算机性能的飞速提高和计算方法的快速发展，数值模拟成为研究侵彻问题的 重要方法。数值模拟能够方便地得到侵彻过程的大量信息，可以进行各种不同条件下侵 彻