某无坐力炮不同弹带挤进过程差异性数值模拟分析

发布时间：2021-02-25 09:13

　　采用有限元软件LS-DYNA构建了非金属尼龙弹带和金属铜弹带挤进过程的有限元模型,分析探究了两种模型下的弹丸运动响应、挤进阻力以及多发弹丸连续发射引起的坡膛的温度变化差异。数值模拟结果表明:与铜弹带挤进过程相比,尼龙弹带更加容易挤入膛线,尼龙弹带挤进过程中所受阻力较小,能够较好的降低弹带对膛线的冲击与磨损;多发弹丸连续发射时,铜弹带挤进过程引起的坡膛温度变化远大于尼龙弹带挤进过程引起的坡膛温度变化,采用尼龙弹带能减少火炮身管的烧蚀损伤,提高使用寿命。 

【文章来源】：兵器装备工程学报. 2020,41(11)北大核心

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

阻力随弹丸位移变化曲线

火炮身管为双层结构，金属钛合金内衬外加碳纤维复合材料，弹带为宽5 mm铜弹带以及宽10 mm尼龙弹带，有限元模型共包含4个部件，碳纤维、内衬、弹带与弹体，均采用hypermesh进行有限元网格的划分，对重点研究部件炮膛膛线部分以及弹带作网格加密处理，控制网格尺寸在0.5 mm左右，其余部分网格尺寸可适当放大。有限元模型如图2所示，网格节点数和网格单元数见表1。为减少cpu工作时间，所有单元均采用单点积分方法并对相关部件作出一定的沙漏控制。此外，两种弹带挤进过程涉及摩擦生热以及铜弹带挤进过程还涉及塑性变形热等热问题，需要设定一些热分析相关的关键字，通过关键字*Control solution激活热固耦合分析，在*Control contact中必须激活frceng为2来计算接触摩擦能，在*Control thermal solver中定义瞬态非线性分析，以及在*Control thermal timestep中设定热分析时间步长，此选项可设为结构分析步长的10～100倍，或者通过反复调试此选项使计算收敛。部件初始温度通过*Initial temperature set设定为20℃。2.2 材料本构模型

弹丸挤进过程中弹底受火药燃气压力作用，考虑到挤进过程的瞬时性，本文根据实测底压力载荷以及无坐力炮的设计要求选取部分压力载荷作为弹底载荷条件，压力载荷曲线，如图3。对身管作全自由度约束，弹体保留轴向运动和绕轴的旋转运动两自由度。3 计算结果

【参考文献】：
期刊论文
[1]弹带挤进过程膛线受力的影响分析[J]. 常星星,吴星超,张晓川.  兵器装备工程学报. 2020(01)
[2]碳纤维复合材料迫击炮身管结构设计与缠绕工艺研究[J]. 熊超,李博,殷军辉,邓辉咏.  玻璃钢/复合材料. 2018(05)
[3]碳纤维等级对迫击炮复合身管多目标优化设计的影响[J]. 李博,熊超,邓辉咏,殷军辉,高建勋,李泽斌.  工程塑料应用. 2017(12)
[4]弹带材料对挤进过程的影响分析研究[J]. 王鹏,葛建立,孙全兆,梁传建,徐锐.  机械制造与自动化. 2016(01)
[5]火炮身管热传导有限元仿真分析[J]. 杨艳峰,郑坚,贾长治,柳成成.  火炮发射与控制学报. 2011(01)
[6]TA16和TA17钛合金热物理性能与温度的关系[J]. 罗强,王理,周之入,刘思维.  机械工程材料. 2009(10)

硕士论文
[1]热—机械载荷耦合作用下复合材料身管损伤研究[D]. 魏存磊.南京理工大学 2016
[2]火炮射击时身管温度场测试研究[D]. 肖飞.南京理工大学 2005



本文编号：3050755