舰炮抽筒子疲劳裂纹扩展分析与试验

发布时间：2020-06-27 23:06

【摘要】：抽筒子是炮闩抽壳机构的重要部件,在抽壳过程中由于受到较大的应力作用极易产生疲劳裂纹,在连续的作业下裂纹会发生扩展,甚至出现断裂现象,因此,开展对炮闩抽筒子的疲劳裂纹扩展寿命研究,对确保抽壳机构的可靠性和舰炮的战斗力有着十分重要的意义。本文以某炮的炮闩机构为研究对象,对抽壳作用力进行了理论分析,采用实验法研究了炮钢的断裂韧度和裂纹扩展速率,结合扩展有限元法探索了抽筒子裂纹扩展的规律,获取了抽筒子材料的断裂公式,并对抽筒子的裂纹扩展影响因素做了探究。首先,对抽筒子的断裂机理展开了探究。以疲劳裂纹扩展方程与扩展速率方程为依托,从材料的阻碍裂纹扩展的功能及承受载荷的两个方面,研究了控制疲劳裂纹扩展速率的几个要素。得到了设置几组各异的应力比、断裂韧度、参数C、参数m时,裂纹扩展与应力强度因子幅值的相对关系。也讨论了材料的裂纹生长速度的试验结果与工程应用。然后通过对抽筒子材料做了断裂韧度试验,使用标准的三点弯曲试样,对45CrNiMoVA材料的断裂韧性做了研究,给材料阻碍裂纹扩展的能力找出了断裂力学依据。试验得出,45CrNi MoVA的材料断裂韧性值是73.2155MPa·m1/2。由45CrNiMoVA材料CT试样在室温下的疲劳裂纹扩展速率试验,得到了疲劳裂纹扩展量a与反复加载次数N的关系,并确定了裂纹扩展速率与应力强度因子的关系,建立了计算45CrNiMoVA材料裂纹扩展寿命的Paris公式。再以弹塑性力学为依据,对炮膛和药筒之间的抽壳力做了理论计算。结合柔体动力学方法,在ABAQUS中对抽筒子进行了分析,找出了抽筒子易发生断裂的危险部位和应力值。将抽筒子的裂纹特征简化为含边缘裂纹的板状结构,通过扩展有限元法计算了裂尖应力强度因子,再和理论计算结果做比较,验证了方法的可行性,并绘制了应力强度因子范围和裂纹长度的关系曲线。最后,建立抽筒子的裂纹扩展寿命评估方法,基于Paris断裂公式,预估抽筒子的裂纹扩展寿命。基于扩展有限元方法,对抽筒子进行裂纹扩展模拟分析,研究了载荷条件、裂纹特征对裂纹扩展寿命的影响。
【学位授予单位】：江苏科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TJ391
【图文】：

舰炮系统,美国

意义器，作为舰载武器已有 400 多年的历史，具有直发挥着十分重要的作用。上世纪 60 年代，导近距离作战的威力和优势，使它仍是海面交战海上作战演习，国际海战武器在不断发展，各上起到越来越关键的作用。兴材料、创新工艺的萌芽推动了舰炮的改进炮中技术最领先的，它的射速是 12rds/min，最量的两倍，破片杀伤半径为 60mm，俯仰范围连续作业 3000 发，如图 1.1 所示。荷兰守门员，这款炮的体积质量都很大，但射击时的最远很大足以摧毁一颗超音速反舰导弹。由于我国，仍然需要将舰炮技术的研究视为我国发展的我国舰炮的逐渐向自动化、高效率和高射程的

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图 1.2 荷兰守门员 30mm 舰炮Fig.1.2 Holland goalkeeper 30mm naval gun核心机构之一，它是发射炮弹、拉出药筒全过、发射装置、保险装置、复拨器及开关闩机构之间和机构内部大部分是通过机械传动的方式弹内爆炸后，迅速产生极高的温度，使弹壳的形成过盈配合，爆炸产生的高压，将弹头直接碰撞，摇臂下臂受碰撞作用而绕轴转动，上臂动，抽筒子的爪部直接将药筒后端面勾住，将秒级，属于瞬时碰撞过程，抽筒子、摇臂、抽法正常抽出药筒，使得舰炮失去战斗力。随着试验研究时，常伴随各种故障，如不发火、无计得知，炮闩机构出现问题的概率占整个机构要部位。因此，对炮闩机构关键技术的研究具

【参考文献】