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复杂场景下无水尺水位的影像水位反演智能检测方法 被引量：2
1
作者 孙传猛 魏宇 +2 位作者 李欣宇 马铁华 武志博 《测绘学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第3期558-568,共11页
实现精细化水务管控和洪涝灾害预警,需要实时、准确感知水位突变事件。现有技术不能满足夜晚、雾霾、雨天、雪天、漂浮物遮挡及阴影等复杂恶劣环境下的水位识别需求。为此,本文提出一种融合改进YOLOv5与卡尔曼滤波原理的无水尺水位智能... 实现精细化水务管控和洪涝灾害预警,需要实时、准确感知水位突变事件。现有技术不能满足夜晚、雾霾、雨天、雪天、漂浮物遮挡及阴影等复杂恶劣环境下的水位识别需求。为此,本文提出一种融合改进YOLOv5与卡尔曼滤波原理的无水尺水位智能检测技术:①引入YOLOv5对水位线(水岸分界线)进行检测,并利用线性拟合方法获得实际水位线;②针对水位线在延伸方向无限大而在其法向无限小特点,提出强化中尺度特征的多层级特征融合方法改进原YOLOv5算法;③利用卡尔曼滤波引入水位历史信息作为先验知识,提高本技术对复杂恶劣环境的泛化性能;④将图像中事先标定的固定的标志物加入到深度学习网络中训练,根据标志位真实尺寸解算实际水位高程,实现无水尺检测方案。相关试验和实践表明,改进的YOLOv5更加轻量化;本文所述水位智能检测技术斜率准确性为97.3%,较原算法提高了2.4%;截距准确性为99.3%,较原算法提高了0.5%;在夜晚、雾霾、雨天、雪天、漂浮物遮挡及阴影等复杂恶劣环境下可以自动、准确识别出水位高程,误差小于0.1 m。 展开更多
关键词 水位识别 无水尺水位检测 深度学习 YOLOv5 卡尔曼滤波
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基于串并行双分支网络的冲击波信号重构方法 被引量：1
2
作者 孙传猛 陈嘉欣 +2 位作者 原玥 裴东兴 马铁华 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2024年第6期38-49,共12页
通过有限测点数据重建冲击波场内压力分布、通过残缺数据重构完整的冲击波压力曲线,对武器威力以及目标毁伤评估具有重要价值。针对爆炸冲击波信号重构问题,建立Res-GRU分支以串行方式捕捉冲击波超压信号局部时序依赖关系;建立Transfor... 通过有限测点数据重建冲击波场内压力分布、通过残缺数据重构完整的冲击波压力曲线,对武器威力以及目标毁伤评估具有重要价值。针对爆炸冲击波信号重构问题,建立Res-GRU分支以串行方式捕捉冲击波超压信号局部时序依赖关系;建立Transformer分支以并行方式分析信号全局潜在特征;建立特征融合单元进行高阶特征融合,实现不同阶段信息逐层互补;进而构建了基于门控循环单元(gated recurrent unit,GRU)和Transformer模型的串并行双分支网络(G-TNet)。试验研究表明:G-TNet综合考量了信号的时序关系、数据变化规律等特征信息;在基于有限测点数据的冲击波场压力分布重构试验中,重建的模拟、实测超压数据与原始值之间均方误差(mean square error,MSE)分别为5.0×10^(-6)、1.2×10-3,平均峰值误差分别为0.49%、27.01%,平均正压时间误差分别为15.62%、15.91%,平均比冲量误差分别为17.66%、19.33%;在基于残缺数据的冲击波压力曲线重构试验中,重构的模拟、实测信号的缺失值与原始值之间MSE分别为5.0×10^(-6)和5.0×10^(-4),平均绝对误差(mean absolute error,MAE)分别为0.0010和0.0171;G-TNet重构结果优于主流方法,满足爆炸冲击波压力重构指标要求。 展开更多
关键词 动态测试 冲击波超压 信号重构 深度学习 特征融合
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氢电转换装置旋转部件材料选取及性能分析
3
作者 张昆 马铁华 +3 位作者 陈昌鑫 李冰冰 赵亮 王珲 《中国测试》 CAS 北大核心 2024年第1期100-105,137,共7页
针对氢燃料高速旋转磁流体发电的氢电转换装置核心旋转部件设计需求,在SolidWorks旋转部件建模基础上,采用Workbench Static Structural对6061铝合金、304不锈钢、AZ3B镁合金以及TC4钛合金四种备选材料在正常工作状态下的最大应变、等... 针对氢燃料高速旋转磁流体发电的氢电转换装置核心旋转部件设计需求,在SolidWorks旋转部件建模基础上,采用Workbench Static Structural对6061铝合金、304不锈钢、AZ3B镁合金以及TC4钛合金四种备选材料在正常工作状态下的最大应变、等效应力以及静强度许用安全系数求解和对比分析。同时,为防止共振现象对整个装置造成损坏,运用Workbench Modal分别对四种材料进行模态分析。研究结果表明:6061铝合金更能满足氢燃料高速旋转磁流体发电装置的性能需求。旋转部件的材料及性能是氢燃料高速旋转磁流体发电装置结构的优化设计、发电效率的重要影响因素。 展开更多
关键词 旋转部件 选材 静力学分析 模态分析 安全系数
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下一代155 mm火炮系统技术分析与展望
4
作者 辛泽洲 武志博 +3 位作者 马铁华 焦斌 贾寅智 唐玉龙 《火炮发射与控制学报》 北大核心 2024年第6期23-31,共9页
以当前信息化战场(如纳卡冲突、俄乌冲突)复杂态势下的炮兵作战运用及装备需求分析为切入点,介绍了国内外多种155 mm火炮装备的典型性能特点、改进升级方式和取得优异效果。针对下一代155 mm火炮的多功能弹药及模块化装药技术、先进材... 以当前信息化战场(如纳卡冲突、俄乌冲突)复杂态势下的炮兵作战运用及装备需求分析为切入点,介绍了国内外多种155 mm火炮装备的典型性能特点、改进升级方式和取得优异效果。针对下一代155 mm火炮的多功能弹药及模块化装药技术、先进材料应用技术、超远程精确打击技术等关键技术进行了分析论述,并根据未来战争特点及未来火炮作战体系的智能化发展趋势和技术需求,阐述了下一代155 mm火炮的智能化制导、自主无人化、模块网络化等智能系统技术。总结了数据驱动模型控制技术、火力打击大模型构建技术、数字孪生制造维护技术等使火炮战斗力得到空前提高的新质人工智能技术,形成多军兵种联合打击体系对作战对手的智能技术优势,来掌控战场的主导控制权。 展开更多
关键词 155 mm火炮 信息化战场 多功能弹药技术 先进材料应用技术 智能系统技术
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煤层气井高能气体压裂器性能测试系统的研究 被引量：8
5
作者 马铁华 崔春生 肖文聪 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第9期1857-1861,共5页
由于煤层气赋存的地质特殊性,高能气体压裂技术应用于煤层气井增产需要进一步优化。煤层气井高能气体压裂器的研制开发,以及压裂工艺优化设计必须有基础数据作为支撑,建立煤层气井高能气体压裂器性能和机理研究的信息获取平台,设计了压... 由于煤层气赋存的地质特殊性,高能气体压裂技术应用于煤层气井增产需要进一步优化。煤层气井高能气体压裂器的研制开发,以及压裂工艺优化设计必须有基础数据作为支撑,建立煤层气井高能气体压裂器性能和机理研究的信息获取平台,设计了压裂多参数测试和校准系统,测试系统测量压力范围达到环空0~210 MPa,枪内0~1 000 MPa,工作温度-20~150℃,校准系统实现模拟井下高温(150℃)、高压(静压50 MPa,动压150 MPa)的测试环境。结合环空压力测试仪实测数据分析了煤层气井高能气体压裂的作用过程,表明此高能气体压裂器性能测试系统适于压裂器性能优化和动态参数获取。 展开更多
关键词 高能气体压裂器 煤层气 信息获取系统 动态测试
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基于水银的电容式加速度计研究 被引量：5
6
作者 马铁华 朱红 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第z1期382-383,共2页
探索一种基于新原理的加速度计,从根本上解决加速度计在弹性结构设计方面高灵敏度和抗高过载之间存在的矛盾;利用微滴水银作为对加速度敏感的弹性电极与硅片上电极构成电容式硅微加速度计,并可利用MEMS工艺来实现;通过建模仿真,水银电... 探索一种基于新原理的加速度计,从根本上解决加速度计在弹性结构设计方面高灵敏度和抗高过载之间存在的矛盾;利用微滴水银作为对加速度敏感的弹性电极与硅片上电极构成电容式硅微加速度计,并可利用MEMS工艺来实现;通过建模仿真,水银电容加速度计的灵敏度要高于传统的MEMS电容加速度计;这种加速度计具有结构简单、对硅微加工工艺要求低、易于实现三维加速度测量的突出优点;对于冲击环境下的惯性测量有不可替代的作用。 展开更多
关键词 加速度计 水银 电容传感
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外差干涉型光纤应变传感技术的研究 被引量：1
7
作者 马铁华 孙晓明 强锡富 《宇航计测技术》 CSCD 北大核心 1996年第6期10-13,共4页
研究了一种采用高双折射纤模间干涉的应变传感器。传感器利用注入结电流直接调频的半导体激光（ＬＤ）产生外差干涉，从而实现了干涉相位的线性检测。实验结果显示干涉相位的分辨力为一个干涉条纹的２．５％，其相应的光纤应变是３６... 研究了一种采用高双折射纤模间干涉的应变传感器。传感器利用注入结电流直接调频的半导体激光（ＬＤ）产生外差干涉，从而实现了干涉相位的线性检测。实验结果显示干涉相位的分辨力为一个干涉条纹的２．５％，其相应的光纤应变是３６×１０－６ｍ。 展开更多
关键词 光纤 传感器 应变测量 激光干扰
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用外差偏振干涉法测量保偏光纤双折射率
8
作者 马铁华 孙晓明 强锡富 《计量学报》 CSCD 1996年第2期111-114,共4页
提出一种基于半导体激光调频外差干涉原理的保偏光纤双折射率的测量方法,即通过测量由保偏光纤构成的偏振干涉仪输出的外差信号的频率,求得保偏光纤的相对双折射率。此方法具有较高的分辨率和潜在的高精度,以及系统结构简单、无运动部... 提出一种基于半导体激光调频外差干涉原理的保偏光纤双折射率的测量方法,即通过测量由保偏光纤构成的偏振干涉仪输出的外差信号的频率,求得保偏光纤的相对双折射率。此方法具有较高的分辨率和潜在的高精度,以及系统结构简单、无运动部件和非破坏性测量等优点。 展开更多
关键词 光纤测试 偏振干涉 干涉法 测量
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光纤传感器在兵器测试技术中的应用
9
作者 马铁华 武耀艳 《测试技术学报》 1994年第S1期39-42,共4页
本文分析了光纤传感技术的潜在优势,结合常规兵器测试的特点,探讨了光纤传感器在兵器测试技术中的可能应用,并针对高压、高温的测试进行了具体讨论。
关键词 光纤传感器 测试技术 光纤传感技术 弹性敏感元件 压阻式 电涡流 应变式 压电式 化学量 弹性元件
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半导体激光与高双折射光纤基模的耦合
10
作者 马铁华 武耀艳 《测试技术学报》 1996年第3期586-589,共4页
在双模干涉型光纤传感器中,为了消涂光纤引导段的敏感效应,需要选择性地激发光纤的基模,本文对半导体激光器(简称LD)与光纤基模的耦合进行了理论上的分析。在高斯分布漠场假设的基础上,给出了激光束腰半径和光纤基模模场半径的表达式,... 在双模干涉型光纤传感器中,为了消涂光纤引导段的敏感效应,需要选择性地激发光纤的基模,本文对半导体激光器(简称LD)与光纤基模的耦合进行了理论上的分析。在高斯分布漠场假设的基础上,给出了激光束腰半径和光纤基模模场半径的表达式,以及利用透镜进行两模式匹配的具体光学计算公式。据此进行的LD与高双折射光纤偏振模(基模的一个偏振分量)的耦合实验得到了28％ 耦合效率。文章最后讨论了半导体激光器的椭圆性和固有象散以及光反射对耦合造成的影响。 展开更多
关键词 光纤耦合 半导体激光 光纤传感器
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干涉型光纤传感器输出相位的线性检测
11
作者 马铁华 孙晓明 《华北工学院学报》 1996年第3期214-217,共4页
本文研究了一种用于干涉型光纤传感器的线性相位检测方法。该方法利用斜波注入电流直接调制的半导体激光（ＬＤ）的频率，以产生一个等效的外差干涉输出，从而实现了干涉相位的线性检测．实验结果显示干涉相位的分辨率为一个干涉条纹的... 本文研究了一种用于干涉型光纤传感器的线性相位检测方法。该方法利用斜波注入电流直接调制的半导体激光（ＬＤ）的频率，以产生一个等效的外差干涉输出，从而实现了干涉相位的线性检测．实验结果显示干涉相位的分辨率为一个干涉条纹的２．５％。 展开更多
关键词 光纤 传感器 半导体 激光
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压电式加速度传感器在高冲击环境下的零漂分析 被引量：33
12
作者 夏伟强 马铁华 +1 位作者 范锦彪 王燕 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2007年第7期1522-1527,共6页
为了抑制侵彻加速度测试中发现的压电加速度传感器零漂现象,减小其对测试结果的不利影响.首先从传感器自身和传感器后续电路两个大方面,分析了测试系统可能产生零漂的各种原因,并且针对引起零漂的原因提出相应的解决措施.然后根据具体... 为了抑制侵彻加速度测试中发现的压电加速度传感器零漂现象,减小其对测试结果的不利影响.首先从传感器自身和传感器后续电路两个大方面,分析了测试系统可能产生零漂的各种原因,并且针对引起零漂的原因提出相应的解决措施.然后根据具体测试环境改进设计了抑制零漂的侵彻加速度存储测试系统.通过空气炮实验,与改进前的试验曲线进行比对.试验结果显示,设计采取得的措施很好的抑制了零漂现象. 展开更多
关键词 加速度传感器 零漂 压电式 高冲击 电荷放大器
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引信发射环境多参数动态实测与分析 被引量：9
13
作者 崔春生 马铁华 +2 位作者 祖静 裴东兴 沈大伟 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2012年第21期94-97,共4页
为了准确测量引信在膛内及飞行过程的动态参数,设计了一种可置于引信内部的微型弹载电子测试仪,成功地获取了引信发射及飞行过程的三轴加速度、膛压以及转速等多种参数。根据实测信号特征可以将引信发射过程分为四个阶段:弹丸启动阶段... 为了准确测量引信在膛内及飞行过程的动态参数,设计了一种可置于引信内部的微型弹载电子测试仪,成功地获取了引信发射及飞行过程的三轴加速度、膛压以及转速等多种参数。根据实测信号特征可以将引信发射过程分为四个阶段:弹丸启动阶段、高膛压加速阶段、出膛前过渡段和出炮口段,其中高膛压加速阶段和出炮口段的加速度值比较大,但是前者加速度值特征是振荡频率高幅值小,后者加速度峰值更高,而且振荡周期长,幅值大。该测试仪获取的相关数据准确可靠,是引信设计、研制、故障分析和性能评价急需的重要依据。 展开更多
关键词 引信 动态参数 存储测试 高冲击 发射 膛压 三轴加速度 转速
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基于FPGA和无线通信的冲击波超压采集系统设计 被引量：15
14
作者 赵岩 马铁华 +3 位作者 杜红棉 栗晶晶 宓莎 田壮 《工程设计学报》 CSCD 北大核心 2011年第6期449-452,共4页
冲击波超压测试技术发展迅速.由于冲击波超压测试现场环境比较恶劣,为了提高测试系统的灵活性和可靠性,提出了一种基于FPGA和无线通信的冲击波超压采集系统的设计,从冲击波超压信号采集的发展现状出发,具体阐述了该系统总体方案的设计... 冲击波超压测试技术发展迅速.由于冲击波超压测试现场环境比较恶劣,为了提高测试系统的灵活性和可靠性,提出了一种基于FPGA和无线通信的冲击波超压采集系统的设计,从冲击波超压信号采集的发展现状出发,具体阐述了该系统总体方案的设计思路以及关键技术(电源管理优化设计、ZIGBEE模块和光纤模块等),同时分析了采用FPGA、无线通信、光纤模块带来的高效性、低误触发率、灵活的远程控制等优点.该系统在多次靶场实爆试验中得到了很好的应用,实验结果表明该系统具有较高的灵活性、可靠性和稳定性. 展开更多
关键词 FPGA 无线通信 采集系统 低功耗
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用于火炮膛内压力测试的电容式传感器的设计 被引量：31
15
作者 李新娥 祖静 +1 位作者 马铁华 徐鹏 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第3期640-645,共6页
通过研究目前火炮膛压测试中所存在的问题——传感器安装结构与测压器小体积之间的矛盾,设计了一种新的用于火炮膛压测试的电容式压力传感器,由电路筒作为固定电极,测压器壳体作为可动电极形成极间距离为0.5 mm的同轴圆筒电容变换器,它... 通过研究目前火炮膛压测试中所存在的问题——传感器安装结构与测压器小体积之间的矛盾,设计了一种新的用于火炮膛压测试的电容式压力传感器,由电路筒作为固定电极,测压器壳体作为可动电极形成极间距离为0.5 mm的同轴圆筒电容变换器,它的固有频率达到52.665 kHz,灵敏度为0.009 9 pF/MPa,压力测量范围是0～600 MPa,论文详细阐述了电容式压力传感器的工作原理,结构设计,利用有限元软件ANASYS对其力学特性及热学特性进行了仿真模拟,并做了性能测试。试验结果表明:电容值和所受压力近似成线性关系,且具有良好的稳定性。 展开更多
关键词 压力传感器 电容 有限元分析
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嵌入式容栅传感技术及轴功率测试研究 被引量：19
16
作者 谢锐 马铁华 +1 位作者 武耀艳 靳鸿 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第4期844-849,共6页
针对旋转轴功率测试存在的传感器信号引线困难、安装空间受限、信号易受干扰的问题,设计了一种嵌入式容栅扭矩、转速传感器和测试系统。测试时在轴的两端分别安装容栅传感器,轴在受到扭矩时产生扭角,则两容栅的输出信号会产生一个相位差... 针对旋转轴功率测试存在的传感器信号引线困难、安装空间受限、信号易受干扰的问题,设计了一种嵌入式容栅扭矩、转速传感器和测试系统。测试时在轴的两端分别安装容栅传感器,轴在受到扭矩时产生扭角,则两容栅的输出信号会产生一个相位差,通过测量相位差的变化得到扭矩。容栅传感器的差动结构提高了灵敏度减小了误差,容栅的嵌入式安装,将对被测轴的影响降到了最低。实验证明容栅传感器可靠性高,可以在环境要求严格的情况下长时间使用,并且无需通过滑环、无线或红外进行供电和信号的传输,克服了以上方式安装复杂、信号易受干扰的缺点。 展开更多
关键词 容栅 嵌入式 扭矩、转速传感器 功率测试
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基于Choi-Williams分布的侵彻层数识别方法 被引量：11
17
作者 王燕 马铁华 +1 位作者 徐鹏 范锦彪 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第5期758-762,共5页
针对侵彻多层硬目标过程中实测加速度信号的振荡叠加,以及可能引起的层数误判问题,采用时频分析法研究弹体主轴方向加速度信号的Choi-Williams能量分布特征,提出了以侵彻过程加速度信号的能量分布为依据的层数识别方法。侵彻8层等间距... 针对侵彻多层硬目标过程中实测加速度信号的振荡叠加,以及可能引起的层数误判问题,采用时频分析法研究弹体主轴方向加速度信号的Choi-Williams能量分布特征,提出了以侵彻过程加速度信号的能量分布为依据的层数识别方法。侵彻8层等间距混凝土靶板的实测数据处理结果表明,该方法可快速准确实现层数识别,解决了低通滤波方法无法获取准确层数信息的问题,为实时控制起爆位置提供依据。 展开更多
关键词 爆炸力学 层数识别 Choi-Williams分布 多层硬目标 侵彻 加速度
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基于充放电原理的小电容测量电路 被引量：15
18
作者 李新娥 马铁华 +1 位作者 祖静 徐鹏 《探测与控制学报》 CSCD 北大核心 2012年第2期42-48,共7页
针对目前的小电容测量电路采样频率低,不能满足瞬态变化的膛压信号测量要求,提出一种基于充放电原理的小电容检测电路。该电路以基于恒流源充放电原理的信号调理电路取代了以小电容检测芯片PS021为主的信号调理电路。测试表明:该小电容... 针对目前的小电容测量电路采样频率低,不能满足瞬态变化的膛压信号测量要求,提出一种基于充放电原理的小电容检测电路。该电路以基于恒流源充放电原理的信号调理电路取代了以小电容检测芯片PS021为主的信号调理电路。测试表明:该小电容检测电路的采样频率达到100kHz,优于国内外现有水平,是一种高采样频率、高精度、低功耗、传感器壳体电容接公共地的小电容测量电路。 展开更多
关键词 瞬变 微变电容 误差 电容检测电路 恒流源
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低功耗爆炸冲击波应变测试系统 被引量：19
19
作者 张少杰 马铁华 沈大伟 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2011年第9期1359-1362,共4页
为了改进或加固弹性材料的结构,以便给在高温高压高冲击环境下工作的测试仪提供良好的机械结构,设计了基于直角应变花的低功耗应变存储式测试系统;进行了爆炸冲击波对弹性材料造成的应变的实际测试,对实验数据进行了分析和处理。得出本... 为了改进或加固弹性材料的结构,以便给在高温高压高冲击环境下工作的测试仪提供良好的机械结构,设计了基于直角应变花的低功耗应变存储式测试系统;进行了爆炸冲击波对弹性材料造成的应变的实际测试,对实验数据进行了分析和处理。得出本次设计的应变测试系统,能够应用于环境条件比较差的爆炸试验中,在可靠可信、微功耗的基础上能得到较好的实验数据。 展开更多
关键词 测试计量仪器 应变 动态存储 爆炸冲击波 直角应变花 低功耗
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弹丸侵彻混凝土加速度信号测试及分析 被引量：11
20
作者 赵小龙 马铁华 +1 位作者 徐鹏 范锦彪 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第3期347-353,共7页
针对弹丸侵彻混凝土加速度信息获取及实测信号失效问题,采用弹载存储测试系统进行了实验,并基于LS-DYNA进行了高速碰撞过程的数值模拟,经处理后的数据曲线与实测侵深符合较好,数值模拟计算结果与实验结果较吻合。通过实验分析与理论推... 针对弹丸侵彻混凝土加速度信息获取及实测信号失效问题,采用弹载存储测试系统进行了实验,并基于LS-DYNA进行了高速碰撞过程的数值模拟,经处理后的数据曲线与实测侵深符合较好,数值模拟计算结果与实验结果较吻合。通过实验分析与理论推导相结合的方式对应力波、测试装置的基础运动和安装结构刚度、加速度计安装方式等部分影响因素进行了实测加速度信号的影响分析,分析结果对高g值冲击测试问题具有一定的参考价值。 展开更多
关键词 爆炸力学 加速度 弹载存储测试系统 侵彻 LS-DYNA
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