某埋头式弹丸动态冲击挤进特性的研究

为研究埋头式弹丸动态冲击挤进过程中弹带在坡膛处产生的高应变率塑性变形及断裂失效问题,考虑到埋头式弹药二次点火和火药程序燃烧的特殊性,将试验测得的弹底压力及弹丸一次上膛速度作为数值仿真模型的初始边界条件,建立了基于身管及埋头式弹丸结构特性、材料大变形和损伤效应等因素的三维有限元模型. 基于LS-DYNA软件,采用显式数值计算方法,对埋头式榴弹动态冲击挤进过程进行了研究,获得了弹丸冲击挤进阻力的变化规律,并分析了弹带表面刻槽的成形过程及应力应变特征. 结果表明:当埋头式榴弹的紫铜弹带冲击挤入坡膛时,经历了从弹性变形到塑性变形,并最终断裂失效的过程. 当弹带完全挤入身管全深膛线,整个动态冲击挤进过程结束,弹带表面形成了较深的刻槽,并与身管膛线紧密贴合,其间冲击挤进阻力呈现出强烈的非线性变化.      

弹带挤进膛线过程试验与仿真

选用膛线起始部径向磨损量作为衡量身管使用寿命的判别参数,并通过试验数据进行了验证。以身管材料PCr Ni Mo钢制作销试样,以弹带材料96黄铜制作盘试样,在MMS-1G型销-盘式摩擦磨损试验机上进行摩擦磨损试验。模拟高温、高压和高速下弹带与膛线之间的磨损过程,测定不同滑动速度、接触压力和温度下PCr Ni Mo钢的磨损规律。采用经典内弹道公式计算滑动速度。建立弹带挤进膛线过程的有限元模型,选取膛线起始部不同部位的关键分析点,仿真其接触应力变化规律。在获取滑动速度和接触应力的基础上,生成膛线起始部各分析点的磨损速率和单发磨损量,为进一步预测身管寿命奠定良好的基础。     

弹丸连续挤进过程中身管坡膛受力和磨损分析

为研究弹炮匹配设计中弹丸连续挤进身管过程中坡膛结构的受力规律和摩擦磨损规律,建立了精细化的身管坡膛结构有限元网格模型. 在弹炮耦合热力学有限元模型基础上,综合考虑了火药燃气温度和压力、弹带与坡膛之间摩擦因数的影响,并结合Archard磨损模型,通过数值计算的方法,获得了连续射击环境下,身管坡膛结构的受力规律和由于摩擦导致的磨损量. 研究表明:所建立的精细化身管坡膛有限元模型在反映坡膛摩擦磨损方面具有一定的可信度,同时表明弹带的结构对坡膛受力规律及受力大小有重要影响;单发或者连续射击环境下,膛线起始部阳线过渡处受力和磨损较为严重.      

火炮内膛图像膛线识别及其参数计算方法研究

火炮内膛图像膛线识别及其参数计算是内膛质量评估的基础,关系到内膛疵病分析精度及其部位准确度.基于内膛图像灰度分布的特点,确定阴阳线交界点,应用数据拟合方法求得膛线缠角,采用图像处理技术将线膛火炮的内膛图像划分为阴、阳线及其过渡区域三部分,结果显示该方法具有良好的识别效果,为火炮内膛疵病图像分割与识别作好准备.     

膛线身管的NURBS建模与等几何数值分析

该文根据身管内膛的结构特征将膛线身管分块,选用非均匀有理B样条(NURBS)基函数建立分块的身管三维等几何模型,通过块缝合技术将其合并为完整的膛线身管等几何模型,精确地保留了身管内膛的结构特征。参照标准有限元方法对膛线身管模型施加载荷和约束,进行等几何分析。并将膛线身管的等几何模型及计算结果与有限元模型及结果进行了对比,等几何方法表现出极大优越性。在静态分析的基础上,通过施加动态载荷,得到了膛线身管的振动位移和动态应力。该模型还可用于研究发射过程中弹丸和膛线身管的耦合振动问题。     

关于弹带压力值的研究

前言 在发射过程中,作用在弹体上有两类最主要的载荷:导带压力和膛压。前者是弹带嵌入膛线过程中由于导带材料被挤压所引起的。这两类载荷分别在不同的时期达到各自的最大值。实践证明,弹带压力对弹丸发射强度的影响比膛压的作用更为重要。但在我们的产品设     

核电站内压直管道在位移控制下的棘轮效应

研究核电站直管道在恒定内压和循环位移作用下的棘轮效应,分析了内压、循环位移和多步载荷对内压管道棘轮应变的影响.结果表明:最大棘轮应变发生在直管的环向方向,轴向棘轮应变与环向棘轮应变相比小得多.在相同内压下,棘轮应变随着循环位移的增大而增大;在相同位移下,棘轮应变随内压的增大而增大.采用多步加载时,前一步棘轮变形会降低后一步应有的棘轮应变率,尤其前一步具有较大的位移作用下发生棘轮应变后,这种现象十分明显.根据直管试验装置特点,确定了内压直管在位移控制下的棘轮边界.     

斜拉索管桥应变影响因素的试验分析

应力应变状态是管道在风险状态下受力的综合表现,关系到管道的力学安全。为确保管道安全运营,开展管道应力应变的研究。进行了斜拉索管桥的应变试验,详细研究了管道内流体流量、外加集中载荷和拉索断裂三种因素对斜拉索管桥的应变影响。实验结果表明:全流量和半流量状态下管道应变曲线很相似,四分之一流量和四分之三流量状态下管道应变曲线很相似。管道的应变随着集中载荷的增大而增大,在一定载荷内,管道的应变曲线成正弦波形且周期无明显变化。管桥的最大应变处位于距离作用点最近的拉索锚固点。在隔组破坏四组拉索后,斜拉索管桥并未发生严重变形,但是继续破坏拉索后,管道各个测点应变显著增大,斜拉索管桥发生严重变形。     

纯铝扭挤新型大塑性变形数值模拟

扭挤(Twist Extrusion, TE)是大塑性变形工艺中研究较少的一种,利用有限元分析软件Deform-3D对纯铝1100在室温下的扭挤变形进行模拟分析,得出了材料在扭挤通道中的变形特点,应力应变及载荷的大小与分布,以及摩擦条件的影响.模拟结果显示:TE过程中,变形主要发生在棱角处,边缘处应力应变远远大于中心处;在制件进入和被挤出螺旋通道时载荷急剧增大,最后略有降低;摩擦的增大导致应变分布不均匀性加剧,且使载荷显著增加.     

爆炸载荷下扁平绕带式高压容器动力响应的数值模拟

采用大型非线性有限元程序LS-DYNA对缠绕角度为20°的多层扁平绕带式压力容器在承受内部中心爆炸冲击载荷下的动力响应进行了数值模拟分析。作为比较,对相同尺寸的单层圆柱爆炸容器也作了相应的模拟。计算结果表明:中心爆炸加载下,多层扁平绕带式压力容器的最大变形和最大应力都出现在爆心截面处,多层扁平绕带式压力容器的变形大于相同尺寸单层圆柱爆炸容器在同一位置的变形;钢带带长方向为拉应变,带宽方向为压应变。     

有限段法在高炮发射多体系统动力学分析中的应用

用有限段法计算高炮身管的弹性变形,用基于Kane方程的Huston方法建立了某高炮7刚体18自由度的多体系统动力学模型,对高炮发生过程进行了数值仿真,计算得出的炮口角位移明显大于不计身管变形的5刚体10自由度模型的计算结果。2种模型计算出的炮箱后坐曲线是完全一样的,与实测的炮箱后坐曲线一致,证明了上述分析的正确性,为高炮精度分析提供了更严格的理论参考。     

自紧身管疲劳寿命的概率断裂力学分析

该文基于概率断裂力学理论和ＭｏｎｔｅＣａｒｌｏ模拟给出了自紧身管疲劳寿命的可靠性分析方法。实例分析结果表明，身管疲劳寿命远大于其弹道寿命，内裂纹寿命结果大于外裂纹情形，对数正态分布为疲劳寿命的最佳分布。     

灰色系统理论在火炮内弹道性能变化量中的应用

为了研究火炮内膛质量状况与内弹道性能改变量之间的不确定相关性,提出采用灰色系统理论进行分析的方法,并建立了GM（1,N）计算模型,通过利用该模型对某大口径加农炮进行计算,结果表明：弹丸膛口速度计算值与实测值的相对差小于0.3 %,膛压的相对差小于2 %.     

基于有限元的某型坦克炮身管模态分析

现代坦克炮往往通过增大膛压和加长身管来提高弹丸的初速和火炮的威力,但这些措施也使得坦克炮身管动力学性态发生变化,使其射击密集度超出可控的范围。因此,掌握坦克炮身管的振动特性并使其固有振动频率合理分布是坦克炮发射动力学研究的重要内容之一。本文在分析坦克炮身管振动对射击密集度的影响的基础上,建立了某型坦克炮身管的有限元分析模型,通过仿真计算得到了振动模态参数,验证了身管设计的合理性,为坦克炮身管的动力响应分析和进一步的结构优化设计提供理论参考依据。     

电磁炮发射炮管内表面受三次函数分布压力之解析解

解决电磁炮发射炮管受力变形的精确计算,有利于延长炮管的使用寿命并提高发射精度.为此,在三维空间中构建了一个既满足双调和方程,又满足边界条件的应力函数,推导出采用等离子电枢的圆筒电磁炮的炮管受三次函数分布压力作用下的解析解.在REG-Ⅲ型电磁炮的发射炮管上,通过静态应变测试仪记录发射时炮管的应变值,并与理论计算的结果相比较,二者吻合程度较高.这就为求解各种类型电磁炮炮管受非线性函数分布压力作用时的变形计算以及推动电磁炮的实用化打下了理论基础.     

复杂射击规范下枪管温度场数值分析与试验研究

针对复杂射击规范下射击过程中的瞬态热冲击引发的枪管寿命问题,建立了枪管1维瞬态传热的数学模型.基于能量平衡法和交替隐式差分格式（ADI）,推导了内节点及边界点的有限差分方程,并以某5.8 mm步枪枪管为对象,在经典内弹道数值计算结果的基础上,编程求解了连续射击150发弹过程中枪管的温度场分布.最后,采用红外热像仪对枪管外壁温度进行了测试,数值仿真结果与实验结果吻合度较高,验证了所建模型及采用的算法在复杂射击规范下的有效性.