某小口径炮弹弹头机械引信动态特性研究

发布时间：2020-08-25 20:15

【摘要】：为了为引信剪切销刚性后坐保险机构设计提供参考,应用LS-DYNA仿真软件研究了剪切销保险机构在膛内解除保险后保险销碰底回弹的过程。通过LS-DYNA数值仿真方法研究保险销在其运动腔室内碰撞壁底发生回弹的过程以及此后保险销相对于支座向上运动的最大位移量与有无垫片、基座材料、保险销直径、保险销行程、垫片材料和垫片厚度的关系。增设垫片零件可以有效防止保险销的回弹；随着支座材料的弹性模量变小,保险销相对于支座的向上运动最大位移也变小；随着保险销直径增大,保险销相对于支座的向上运动最大位移减小；随着保险销行程变小,保险销相对于支座的向上运动最大位移变小；随着垫片材料的弹性模量变大,保险销相对于支座向上的最大位移总体上呈现变大的趋势；随着垫片材料厚度的增大,保险销相对于支座的向上运动最大位移增大。为研究开口环保险机构材料优选问题,运用LS-DYNA有限元软件仿真包含不同材料(铍青铜、铅黄铜、低碳钢)开口环的引信以及弹丸分别在1.5 m落高横向跌落下的冲击响应,跌落对象有钢板等硬目标和木板、混凝土等软目标,开口环跌落方位有沿开口环半环质心方位相对于铅垂方向分别旋转9。(此时开口环的半环在理论上所受张开力矩最大,为最不利情形)、10。、11。、12。和13。五种。分析仿真数据发现：开口环位于9。时开口最大,开口环沿铅垂方向旋转角度超过9。后,随着旋转角度的增大,开口环开口减小；开口环材料可以优先选择弹性较好的铜合金材料；跌落目标板材质越软,开口环承受的过载越小；引信单独跌向目标板开口环半环上所选单元位移最大值大于弹丸跌向目标板开口环半环上所选单元位移。为研究弹头引信在外弹道飞行过程中从弹体上的旋松可能性,应用经典外弹道理论估算了弹丸阻力系数和极阻尼力矩系数,应用Workbench中Fluent模块进行了弹丸气动力仿真,得到了阻力系数和极阻尼力矩系数,并研究了马赫数、转速和攻角变化对阻力系数和极阻尼力矩系数的影响,对高速旋转引信进行了动力学分析,通过对离心力矩、摩擦力矩和极阻尼力矩的定量分析,得出以下结论：引信不会被旋松；引信是否被旋松由极阻尼力矩系数和阻力系数共同决定,引信旋松可能性与极阻尼力矩系数成正比关系,与阻力系数成反比关系；引信在末弹道旋松可能性高于初始弹道。应用计算机仿真软件LS-DYNA探究了各类因素对剪切销剪切效果的影响。根据剪切销断口破坏规则程度得出：便于装配前提下剪切销与保险销和基座间的间隙越小越好,保险销与基座间两侧间隙应较为接近或保持一致；在支座和保险销剪切销孔口棱角处可制圆角去毛刺但不可倒角,也不必强调尖角；7A04铝合金材料作为支座材料优于45钢和HPb63-3Y铜合金材料；HPb63-3Y铜合金作为剪切销材料优于7A04铝合金和45钢；45钢作为保险销材料优于7A04铝合金和HPb63-3Y铜合金；剪切销保险机构适用于过载持续时间较短的发射环境。
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TJ431.3

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