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.      

轮轨材料滑动摩擦磨损试验

以车轮钢CL60和钢轨钢U71Mn为研究对象,使用销-盘式摩擦磨损试验机,通过轮轨摩擦副的滑动摩擦磨损试验,进行了不同金相组织、滑动速度和接触应力下轮轨材料的滑动磨损研究。研究结果表明:在不同滑动速度和接触应力下,轮轨磨损率随金相组织变化趋势基本一致。对于单一金相组织摩擦副,相同组织摩擦副的磨损率小于相异组织摩擦副的磨损率。马氏体组织可以降低轮轨磨损率,珠光体组织会增大轮轨磨损率。随着滑动速度或接触应力的增大,轮轨磨损率逐渐减小并趋于稳定。     

WC-Ni/SiC摩擦副滑动摩擦性能

以WC-(5,7,9)Ni硬质合金与SiC陶瓷材料为摩擦副,在MMU-10型屏显式材料端面摩擦磨损试验机上,研究该摩擦副材料在干摩擦条件下,不同压强、不同滑动速度时的摩擦磨损行为,利用扫描电子显微镜观察磨损后的表面形貌.结果表明:当压强一定时,随着滑动速度的增加,WC-Ni/SiC摩擦副的摩擦因数逐渐下降,并趋于平稳;当滑动速度一定时,随着试验压强P的增加,摩擦因数逐渐减小;摩擦因数还随合金中Ni含量的增加而增大;硬质合金的磨损量随材料的硬度降低而增大;当滑动速度0.95 m/s时,摩擦副材料的磨损机制与合金成分和试验压强P有关,当p=0.015 MPa时,WC-5Ni/SiC为粘着磨损,WC-7Ni/SiC和WC-9Ni/SiC表现为粘着和磨粒磨损综合作用机制;当p=0.60 MPa时,3种摩擦副的磨损机制主要是磨粒磨损.     

炮钢销和黄铜盘配副时的摩擦磨损特性研究

在周期性瞬态热载荷和瞬态压力载荷耦合下,机炮弹膛系统中炮弹膛线和炮弹弹头产生的严重磨损会影响弹膛的使用寿命和弹头的命中精度。为研究压力对炮弹膛线和炮弹弹头两者摩擦磨损特性的影响,分别使用炮钢和黄铜加工制作成的销和盘在立式万能摩擦磨损试验机上开展摩擦磨损特性的影响因素实验研究,得到了不同压力下炮钢销和黄铜盘的摩擦系数和摩擦力矩、磨损量、磨面形貌的变化关系。推断表明：摩擦初期,试验力不同,摩擦系数也不同,稳定磨合期,试验力对摩擦系数影响减弱;摩擦力矩与摩擦系数变化基本符合比例关系,增大试验力,摩擦力矩成比例增大;炮钢销和黄铜盘的磨损为粘着磨损,压力越大,磨损量越大。该研究对下一步开展机炮弹膛系统摩擦磨损机理研究具有参考意义。     

线膛复合身管无座力炮动态应变分析和测试

针对线膛复合身管无座力炮,利用有限元软件LS-DYNA对弹带挤进、内压载荷下的身管变形进行数值仿真,对比身管的动态测试数据,其误差范围可以满足性能设计要求。同时,发现线膛复合身管无坐力炮在射击过程中,弹带挤进造成的身管变形占主要部分;内压载荷下金属内衬阴线处局部应变大于阳线处,但弹带挤入膛线时与此有所不同,挤入引起的膛线根部阳线应变大于阴线应变。     

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.      

激光熔覆WC/Ni60B复合涂层在水润滑滑动摩擦环境下的磨损特性

采用激光熔覆技术制备了Ni60B镍基合金涂层以及微米WC、纳米WC和微-纳米WC颗粒增强的Ni60B基复合涂层(分别称为WCm、WCn和WCmn复合涂层).对制备涂层在Amsler200磨损试验机上进行了不同载荷和滑动距离的水润滑滑动磨损试验.结果表明:WC颗粒的加入显著提高了Ni60B涂层的耐磨性.WCm复合涂层和纳米WCn复合涂层的耐磨性差别不大,但磨损形貌不同.涂层在水润滑环境下的磨损量均远远低于干滑动摩擦,其原因是水膜的支撑或隔离作用降低了涂层与磨轮之间的接触应力,水的冷却作用减少了摩擦热引起的温度升高,降低了涂层摩擦表面的温升和热软化.水润滑摩损条件下,WCm和WCn复合涂层中过饱和W元素发生扩散和聚集.     

基于乳化液的ZCuPb20Sn5和ZL108摩擦磨损特性研究

为了考察ZCuPb20Sn5和ZL108在乳化液润滑条件下的摩擦磨损性能,在MMW -1摩擦磨损试验机上对两种材料进行了销盘摩擦副和止推圈摩擦副的试验研究,得出了在不同载荷和转速下,两种材料的磨损量、磨损率、摩擦力及摩擦系数等实验结果,采用MATLAB三次样条拟合工具分别得出了摩擦系数和磨损率与载荷和速度之间的关系曲线...     

珠光体基球墨铸铁的无润滑滑动磨损

在较大载荷与速度范围内(3～20kgf,0.25～7.5m/s)用销盘法研究了含铜、钼珠光体基球墨铸铁的无润滑滑动磨损特性。研究结果表明这种材料在一定载荷下,随着摩擦速度的增大,出现两个轻微磨损区和两个剧烈磨损区。在第二个轻微磨损区中,摩擦表面形成了高硬度的白亮层。与前人观点不同,认为白亮层不是使试样具有高耐磨性的原因,此时的低磨损率是由于摩擦热使试样表面升温到临界点以上并发生了氧化所致。根据实验结果绘制了这种材料的磨损图。     

珠光体基球墨铸铁的无润滑滑动磨损

在较大载荷与速度范围内（3－20kgf,0.25-7.5m/s）用销盘法研究了含铜、钼铁光体基球墨铸铁的无润滑滑动磨损特性，研究结果表明这种材料在一定载荷下,随着摩擦速度的增大，出现两个轻微磨损区和两个剧烈磨损区。在第二个轻微磨损区中，摩控表面形成了高硬度的白亮层，与前人观点不同，认为白亮层不是使试样具有高耐磨性的原因，此时的低磨损率是由于摩擦热使试样表面升温到临界点以上并发生了氧化所致，根据实验结果绘制了这种材料的磨损图。     

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.      

猎枪枪管液磨光饰研究

本文研究了猎枪枪管液磨光饰及其乌光效应。研制的光饰机使枪管产生的光饰效果,提高了工件表面质量和粗糙度精度,可提高成品率１００％。本光饰技术方法可应用于各种枪管的光饰及其特殊复杂形状零件的光饰加工。     

弹头上膛线磨痕表面的分形模型

在发射子弹过程中,枪管膛线和弹头构成了枪械中最重要的摩擦副之一·理论分析和实验结果表明:随着枪支发射子弹量的增加,枪管膛线表面粗糙度增大,它对弹头表面磨损加剧,故弹头上膛线磨痕表面的分形维数D也将随着枪支发射子弹量而发生变化·根据实测数据得出分形维数D的动态方程,基于摩擦学原理和分形理论,提出了弹头上膛线磨痕表面的动态预测分形模型,其动态预测趋势与实验数据吻合·本文探索的目的在于通过分析弹头上膛线磨痕表面的变化特征来推断枪支的磨损程度·     

7.62 mm步枪弹正冲击30CrMnSiA钢板破坏效应试验

采用Φ25口径弹道滑膛炮发射7.62 mm步枪弹头对经过某热处理工艺的4.1 mm厚30CrMnSiA钢板进行了正冲击弹道破坏效应试验.冲击速度为600～890 m/s.随着冲击速度的增加,通过试验分别观察到靶板的破坏模式依次经历隆起和盘形凹陷的塑性变形、花瓣型破坏以及冲塞型破坏3种模式.弹道极限速度在662 m/s左右.试验结果分析表明,对靶板的冲击效应主要体现在弹头内强度较高的钢芯上,但当冲击速度提高到一定程度之后,被甲的质量效应开始表现出来,形成继钢芯冲塞靶板之后的二次冲塞;冲击之后的弹头钢芯头部镦粗,且其镦粗程度随弹头冲击速度的提高逐渐降低,一般不发生质量侵蚀现象.     

钢蜗轮副磨损过程的试验研究

为了选择合理的硬度配对来延长机械式履带调整器中钢蜗轮副的使用寿命,在SRV Ⅳ 微动磨损试验机上,设计了一种能实现硬度对钢蜗轮副磨损行为影响研究的试验方法。并利用该方法在无润滑,室温条件下考察了硬度对40CrNiMoA钢和18Cr2Ni4WA钢组成的钢蜗轮副磨损行为的影响。试验结果表明：随着蜗轮材料40CrNiMoA钢硬度的增加,40CrNiMoA钢的磨损体积减小,与之相对应的蜗杆材料18Cr2Ni4WA钢的磨损体积增大;在试验条件下,双方具有相近使用寿命的硬度配对出现在40CrNiMoA钢硬度为HRC43左右,可延长机械式履带调整器中钢蜗轮副的使用寿命。     

含磷蠕墨铸铁对40Cr钢配副磨损特性的影响

本文采用自制的干库擦磨损试验机，研究了与含磷蠕墨铸铁配对条件下４０Ｃｒ钢的磨损特性．试验结果表明，４０Ｃｒ钢的磨损率随摩擦速度与接触压力积的增加而提高，且在某一速度压力积范围内存在着突变现象；随着与其配对编墨铸铁磷含量的提高，４０Ｃｒ钢的磨损率增大，磨损率产生突变的速度压力积减小；在基本相当的摩擦系数条件下，与含磷片墨铸铁相比，含磷蠕墨铸铁对４０Ｃｒ钢所造成磨损的程度是较小的。     

两栖步枪双弹种通用发射器研究

针对普通步枪无法同时在陆上和水下发射的问题，设计了一款两栖步枪。在普通步枪基础上改进进弹口结构，通过轴向位置可变弹匣卡笋以及轴向可变位式抛壳挺的具体结构来实现不同弹种的进弹动作，从而实现兼顾发射陆上枪弹和箭形水下特种弹的功能。利用ADAMS软件对其进行了运动学仿真，验证所设计枪械可实现既定动作，这对于提高武器实用性和作战威力有重要意义，同时对枪械不同弹种切换具有重要参考价值。     

步枪弹侵彻明胶的空间弹道模型和实验研究

为研究刚性步枪弹侵彻人体组织的致伤机理,以弹道明胶作为人体组织的替代物,通过在速度坐标系中分析弹头所受阻力、升力和转动力矩关于攻角和速度的定量关系,建立了步枪弹侵彻明胶的空间弹道模型.利用镜面反射系统开展了7.62 mm步枪弹和5.80 mm步枪弹侵彻明胶的实验研究,并通过直接线性变换法获得了两种步枪弹侵彻明胶的水平位移、竖直位移、侧向位移、俯仰角和偏航角.分析研究表明:弹头侵彻明胶的平动和转动均是空间运动;弹道模型能较好地模拟实验步枪弹侵彻明胶的空间运动规律;随弹头质量和赤道转动惯量的增加,弹头的能量消耗增加;极转动惯量对弹头的能量消耗过程几乎没有影响.