镀铬身管力学特性和铬层裂纹扩展分析
发布时间：2020-12-31 02:58
本文以某高射机枪的镀铬身管为研究对象,利用传热学、经典内弹道和断裂力学等理论,对温度、膛压和温度膛压耦合作用下的镀铬身管在单发与连发情况下的温度和应力特性及变化规律进行了研究,分析了射速和身管材料对身管的温度和应力特性及变化规律的影响,研究温度膛压耦合作用下身管铬层裂纹的扩展特征。论文主要内容如下:(1)运用经典内弹道理论和强迫对流系数计算方法,得出发射时镀铬身管内膛的温度、压力变化特性以及相关边界条件;(2)建立镀铬身管传热分析模型,分析单发和连发时镀铬身管关键截面的温度分布特征和规律,研究铬层表面与钢铬结合面处的温度分布情况;(3)建立镀铬身管热固耦合分析模型,对镀铬身管的关键截面在单发和连发的温度、膛压和温度膛压耦合作用下的应力进行分析,重点研究铬层与钢铬结合面的应力分布规律;(4)分析了在连发状态下射速和身管材料对身管各个关键截面温度场和应力场的影响;(5)研究了存在初始裂纹缺陷身管在耦合应力作用下铬层裂纹扩展过程以及裂尖应力特征。
【文章来源】：中北大学山西省
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
火药燃气温度历程曲线
中北大学学位论文14图2.4 四个截面在镀铬身管的位置 图2.5 镀铬身管枪口区域结构简图为了了解给定截面上温度梯度特性，在图 2.4 中 A、B、C、D 四个界面上沿径向取四个点，各点的位置和编号如表 2.4 所示。表 2.4 温度场分析选取的截面和点的位 （单位：mm）内壁点截面内壁点 1 内壁点 2 内壁点 3 内壁点 4内壁点 距内壁 内壁点 距内壁 内壁点 距内壁 内壁点 距内壁A 截面 A1 0 A2 0.15 A3 1.15 A4 2.25B 截面 B1 0 B2 0.15 B3 1.15 B4 2.25C 截面 C1 0 C2 0.15 C3 1.15 C4 2.25D 截面 D1 0 D2 0.15 D3 1.15 D4 2.252.2.4 镀铬身管传热初始条件与计算边界1. 初始条件射击初期镀铬身管的温度为环境温度，而对于连续射击而言，每一发的初始温度均为上一发结束时的温度。2. 内边界(1) 火药燃气温度历程单发弹丸发射过程中，弹丸后部的膛内空间为火药气体，前面部分的膛内气体为空气，只有药室和坡膛除间隔期外一直处于火药气体的作用中，因此图 2.2 的火药气体温度曲线仅适用这个部位。对于其他膛内的部位，所受到的火药气体温度影响是随着弹丸的运动，伴随着火药气体替换空气对内膛的影响，因此身管内壁不同截面的温度如图 2.6 所示。
中北大学学位论文14图2.4 四个截面在镀铬身管的位置 图2.5 镀铬身管枪口区域结构简图为了了解给定截面上温度梯度特性，在图 2.4 中 A、B、C、D 四个界面上沿径向取四个点，各点的位置和编号如表 2.4 所示。表 2.4 温度场分析选取的截面和点的位 （单位：mm）内壁点截面内壁点 1 内壁点 2 内壁点 3 内壁点 4内壁点 距内壁 内壁点 距内壁 内壁点 距内壁 内壁点 距内壁A 截面 A1 0 A2 0.15 A3 1.15 A4 2.25B 截面 B1 0 B2 0.15 B3 1.15 B4 2.25C 截面 C1 0 C2 0.15 C3 1.15 C4 2.25D 截面 D1 0 D2 0.15 D3 1.15 D4 2.252.2.4 镀铬身管传热初始条件与计算边界1. 初始条件射击初期镀铬身管的温度为环境温度，而对于连续射击而言，每一发的初始温度均为上一发结束时的温度。2. 内边界(1) 火药燃气温度历程单发弹丸发射过程中，弹丸后部的膛内空间为火药气体，前面部分的膛内气体为空气，只有药室和坡膛除间隔期外一直处于火药气体的作用中，因此图 2.2 的火药气体温度曲线仅适用这个部位。对于其他膛内的部位，所受到的火药气体温度影响是随着弹丸的运动，伴随着火药气体替换空气对内膛的影响，因此身管内壁不同截面的温度如图 2.6 所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]火炮身管传热数值模拟及温度分布规律[J]. 徐达,罗业,范文博. 装甲兵工程学院学报. 2016(06)
[2]基于铬层与基体结合部疲劳损伤的转管机枪身管寿命预测研究[J]. 徐宁,吴永海,王永娟,徐诚. 兵工学报. 2016(10)
[3]某榴弹发射器枪管瞬态热结构耦合分析[J]. 王菲,廖振强,冯海星. 机械设计与制造工程. 2014(07)
[4]基于ANSYS火炮身管传热仿真[J]. 杨艳峰,郑坚,狄长春,贾长治,罗志海. 火力与指挥控制. 2013(08)
[5]电镀铬对300M钢疲劳性能影响研究[J]. 邵绪分,胡成江,骆豫蜀,李纪涛,任世刚,胡家杰,杜楠. 失效分析与预防. 2012(04)
[6]复合材料身管非线性热弹性有限元分析[J]. 徐亚栋,钱林方,陈龙淼. 兵工学报. 2007(12)
[7]火炮身管寿命分析[J]. 郭张霞,潘玉田,裴畅贵. 中北大学学报(自然科学版). 2007(S1)
[8]钢基身管内镀铬层下的激光淬火基体界面腐蚀与铬层剥落[J]. 张国祥,张坤,陈光南,罗耕星,李怀学. 腐蚀科学与防护技术. 2006(06)
[9]速射身管发射状态下的温度场及热应力的有限元分析[J]. 胡志刚,赵建波. 弹箭与制导学报. 2006(S3)
[10]枪管温度场和热应力的研究[J]. 佘建生,薄玉成,杨臻. 华北工学院学报. 2002(04)
博士论文
[1]扩展有限元法及其应用中的若干问题研究[D]. 苏毅.西北工业大学 2016
[2]复合材料身管的损伤研究[D]. 杨宇宙.南京理工大学 2013
硕士论文
[1]枪管寿命技术研究[D]. 石立雄.南京理工大学 2016
[2]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
[3]舰炮身管热响应与烧蚀磨损分析[D]. 王伟.中北大学 2015
[4]自动武器身管热力学特性研究[D]. 杨光晖.中北大学 2014
[5]某坦克火炮身管温度应力场数值模拟及疲劳寿命分析[D]. 庄健.大连理工大学 2014
[6]火炮发射过程中的身管热弹耦合分析[D]. 胡振杰.南京理工大学 2007
[7]基于ABAQUS的裂纹扩展仿真软件及应用[D]. 王慰军.浙江大学 2006
[8]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：2948819
【文章来源】：中北大学山西省
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
火药燃气温度历程曲线
中北大学学位论文14图2.4 四个截面在镀铬身管的位置 图2.5 镀铬身管枪口区域结构简图为了了解给定截面上温度梯度特性，在图 2.4 中 A、B、C、D 四个界面上沿径向取四个点，各点的位置和编号如表 2.4 所示。表 2.4 温度场分析选取的截面和点的位 （单位：mm）内壁点截面内壁点 1 内壁点 2 内壁点 3 内壁点 4内壁点 距内壁 内壁点 距内壁 内壁点 距内壁 内壁点 距内壁A 截面 A1 0 A2 0.15 A3 1.15 A4 2.25B 截面 B1 0 B2 0.15 B3 1.15 B4 2.25C 截面 C1 0 C2 0.15 C3 1.15 C4 2.25D 截面 D1 0 D2 0.15 D3 1.15 D4 2.252.2.4 镀铬身管传热初始条件与计算边界1. 初始条件射击初期镀铬身管的温度为环境温度，而对于连续射击而言，每一发的初始温度均为上一发结束时的温度。2. 内边界(1) 火药燃气温度历程单发弹丸发射过程中，弹丸后部的膛内空间为火药气体，前面部分的膛内气体为空气，只有药室和坡膛除间隔期外一直处于火药气体的作用中，因此图 2.2 的火药气体温度曲线仅适用这个部位。对于其他膛内的部位，所受到的火药气体温度影响是随着弹丸的运动，伴随着火药气体替换空气对内膛的影响，因此身管内壁不同截面的温度如图 2.6 所示。
中北大学学位论文14图2.4 四个截面在镀铬身管的位置 图2.5 镀铬身管枪口区域结构简图为了了解给定截面上温度梯度特性，在图 2.4 中 A、B、C、D 四个界面上沿径向取四个点，各点的位置和编号如表 2.4 所示。表 2.4 温度场分析选取的截面和点的位 （单位：mm）内壁点截面内壁点 1 内壁点 2 内壁点 3 内壁点 4内壁点 距内壁 内壁点 距内壁 内壁点 距内壁 内壁点 距内壁A 截面 A1 0 A2 0.15 A3 1.15 A4 2.25B 截面 B1 0 B2 0.15 B3 1.15 B4 2.25C 截面 C1 0 C2 0.15 C3 1.15 C4 2.25D 截面 D1 0 D2 0.15 D3 1.15 D4 2.252.2.4 镀铬身管传热初始条件与计算边界1. 初始条件射击初期镀铬身管的温度为环境温度，而对于连续射击而言，每一发的初始温度均为上一发结束时的温度。2. 内边界(1) 火药燃气温度历程单发弹丸发射过程中，弹丸后部的膛内空间为火药气体，前面部分的膛内气体为空气，只有药室和坡膛除间隔期外一直处于火药气体的作用中，因此图 2.2 的火药气体温度曲线仅适用这个部位。对于其他膛内的部位，所受到的火药气体温度影响是随着弹丸的运动，伴随着火药气体替换空气对内膛的影响，因此身管内壁不同截面的温度如图 2.6 所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]火炮身管传热数值模拟及温度分布规律[J]. 徐达,罗业,范文博. 装甲兵工程学院学报. 2016(06)
[2]基于铬层与基体结合部疲劳损伤的转管机枪身管寿命预测研究[J]. 徐宁,吴永海,王永娟,徐诚. 兵工学报. 2016(10)
[3]某榴弹发射器枪管瞬态热结构耦合分析[J]. 王菲,廖振强,冯海星. 机械设计与制造工程. 2014(07)
[4]基于ANSYS火炮身管传热仿真[J]. 杨艳峰,郑坚,狄长春,贾长治,罗志海. 火力与指挥控制. 2013(08)
[5]电镀铬对300M钢疲劳性能影响研究[J]. 邵绪分,胡成江,骆豫蜀,李纪涛,任世刚,胡家杰,杜楠. 失效分析与预防. 2012(04)
[6]复合材料身管非线性热弹性有限元分析[J]. 徐亚栋,钱林方,陈龙淼. 兵工学报. 2007(12)
[7]火炮身管寿命分析[J]. 郭张霞,潘玉田,裴畅贵. 中北大学学报(自然科学版). 2007(S1)
[8]钢基身管内镀铬层下的激光淬火基体界面腐蚀与铬层剥落[J]. 张国祥,张坤,陈光南,罗耕星,李怀学. 腐蚀科学与防护技术. 2006(06)
[9]速射身管发射状态下的温度场及热应力的有限元分析[J]. 胡志刚,赵建波. 弹箭与制导学报. 2006(S3)
[10]枪管温度场和热应力的研究[J]. 佘建生,薄玉成,杨臻. 华北工学院学报. 2002(04)
博士论文
[1]扩展有限元法及其应用中的若干问题研究[D]. 苏毅.西北工业大学 2016
[2]复合材料身管的损伤研究[D]. 杨宇宙.南京理工大学 2013
硕士论文
[1]枪管寿命技术研究[D]. 石立雄.南京理工大学 2016
[2]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
[3]舰炮身管热响应与烧蚀磨损分析[D]. 王伟.中北大学 2015
[4]自动武器身管热力学特性研究[D]. 杨光晖.中北大学 2014
[5]某坦克火炮身管温度应力场数值模拟及疲劳寿命分析[D]. 庄健.大连理工大学 2014
[6]火炮发射过程中的身管热弹耦合分析[D]. 胡振杰.南京理工大学 2007
[7]基于ABAQUS的裂纹扩展仿真软件及应用[D]. 王慰军.浙江大学 2006
[8]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：2948819
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