身管典型损伤对弹丸膛内运动的影响分析
发布时间：2021-09-29 22:50
弹丸在内膛运动过程是武器发射研究的主要内容,其内膛运动的稳定性和一致性对武器的弹道性能指标有着重要的影响,研究弹丸在身管不同情况下其内膛运动性能,对分析弹丸内膛运动一致性,评价身管效能和使用寿命有重要作用。本文通过对小口径自动炮身管的弹丸-身管耦合系统建立了模型,利用有限元方法对模型进行数学描述,通过建立基于大变形碰撞-接触约束的数学模型,对弹丸的在不同情况下的内膛运动进行分析计算,研究其运动过程中的运动扰动和恢复情况。（1）根据弹丸内膛运动的弹丸运动特点,建立基于位移的大变形连续介质有点单元的计算模型,建立物体间包含摩擦影响的接触-碰撞约束关系,研究弹丸的运动特点和扰动情况,并完成模型验证。（2）研究了基于有限元法的冲击动力学数值计算方法,使用显示动态算法,对弹丸的运动过程进行了分析计算,对弹丸的网格质量、计算方法和计算成本等因素进行了优化,在保证计算精度情况下尽量可能的减小计算成本,提高计算效率。（3）应用弹丸-身管耦合计算模型,对完整身管、内膛磨损身管、导转侧磨损身管、镀层脱落身管和存在烧蚀沟的身管进行了弹丸的运动特性分析。研究了弹丸在不同损伤情况下的运动扰动和恢复情况,分析不同...
【文章来源】：中北大学山西省
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
利用有限元技术对弹丸进行仿真
中北大学学位论文31.2.1身管内膛损伤理论的研究身管作为火炮和自动武器的重要结构，一直是国内外专家学者的研究重点，为了提高身管和武器性能，尤其是对身管发射过程中的物理化学变化，热化学烧蚀，微观缺陷扩展过程做了深入细致的研究，对材料的失效与破坏机制进行了阐述与分析。危克振通过对77式和85式12.7毫米高射机枪身管射弹情况进行了大样本统计，对身管射弹性能和烧蚀损伤量与射弹数和全寿命周期内损伤和射击精度的情况进行了统计分析，确定了内膛损伤和身管性能在统计学上的关系，指出初速指标下降是12.7mm身管失效的主要形式，而射击初速下降又与枪管膛线的严重烧蚀有关[1]。美国学者RichardG.Hasenbein也通过对美军155毫米火炮身管的烧蚀磨损情况分析了烧蚀磨损对武器战技指标和使用效能的影响，并通过内膛测量对身管全长上口径的变化趋势进行了分析[2]。208所乔自平等也在文献[3]一文中也进行了与文献[2]类似的分析和统计，对大口径机枪展开寿命试验并对身管内膛损伤情况进行检测和统计，发现枪管内膛损伤尾部以烧蚀为主，并得出枪管四、五锥破损是造成枪管失效的根本原因[3]。图1-3内堂表面形貌[4]Fig.1-3Endoscopymorphologyofinternalsufrace胡春东利用工业内窥镜，电子显微镜等试验手段对身管不同寿命状态，不同位置的身管损伤特点进行了观察和分析[4]。C.C.Morphy和E.B.Fisher对CO/CO2对身管材料的化学腐蚀问题，通过建立实验设备，进行大量模拟实验进行了分析研究，明确了火药燃烧产生的CO/CO2气体在高温高压环境下对身管性能的损伤情况[5]。
中北大学学位论文9方程第三项等式反映弹丸在膛内的运动过程，式中为次要功系数，m为弹丸质量，v为弹丸运动速度，S为身管内膛截面积；方程第四项为补充式，为弹丸行程l和弹丸速度v之间的关系式；方程第五项等式反映内弹道过程中的能量变化情况，在发射过程中，火药化学能转化为火药燃气的内能并通过火药燃气膨胀做功转化为弹丸的动能，热能，气体的动能等形式。式中l为药室自由容积缩径长，l为弹丸行程，f为火药力，为装药量，为火药燃气的热力学系数。对于某型小口径火炮，其装药情况如下：表2-1某型装药参数Tab.2-1Parametersofacertaintypeofcharge装药量绝热系数密度火药力余容129g1.21600kg/m31.25MJ/kg1.0dm3/kg0.600.570.535经过计算得到膛压曲线如图：图2-1某小口径火炮膛压曲线Fig.2-1Asmallcaliberartillerypressurecurve
【参考文献】：
期刊论文
[1]身管内膛与弹丸前定心部接触碰撞响应分析[J]. 马佳,陈光宋,吉磊,钱林方,徐亚栋. 弹道学报. 2019(04)
[2]弹丸不同结构参数对弹丸挤进的影响分析[J]. 蔡翘楚,杨臻,蓝维彬. 弹箭与制导学报. 2020(01)
[3]镀层材料热及力学特性对枪管寿命的影响[J]. 耿雪浩,周克栋,赫雷,李峻松,吴其俊. 北京理工大学学报. 2020(07)
[4]不平衡量对弹丸膛内稳定性影响的仿真分析[J]. 廖伟,蒋建伟,邱浩,王昕,彭嘉诚. 弹箭与制导学报. 2019(06)
[5]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)
[6]SPH-FEM耦合方法在弹丸膛内运动中的应用[J]. 孙玉杰,崔青春,丁宏民,徐坚,郭俊行. 振动与冲击. 2019(08)
[7]内膛损伤枪管对内弹道性能和弹头出膛状态的影响研究[J]. 沈超,周克栋,陆野,乔自平. 兵工学报. 2019(04)
[8]某机枪枪管內膛损伤特征[J]. 胡春东,董瀚,赵洪山,乔自平,李峻松. 兵工学报. 2019(03)
[9]某大口径机枪内膛损伤对弹头挤进过程的影响研究[J]. 沈超,周克栋,陆野,乔自平. 兵工学报. 2018(12)
[10]狙击步枪弹/枪相互作用数值研究[J]. 刘国庆,徐诚,丁传俊. 振动与冲击. 2017(19)
博士论文
[1]内膛烧蚀磨损及其对内弹道性能影响的研究[D]. 田桂军.南京理工大学 2003
硕士论文
[1]镀铬枪管热/结构响应分析及其对内膛损伤影响研究[D]. 王志伟.中北大学 2019
[2]复杂边界条件下枪弹—身管耦合动态特性研究[D]. 程斌.中北大学 2019
[3]小口径火炮自紧身管应力状态分析[D]. 梁兴旺.中北大学 2019
[4]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
[5]弹丸挤进过程研究[D]. 蒋泽一.中北大学 2014
[6]弹带挤进及火炮内膛损伤的数值模拟研究[D]. 顾玮.南京航空航天大学 2014
[7]火炮身管结构强度与损伤分析[D]. 李鹏辉.中北大学 2010
本文编号：3414616
【文章来源】：中北大学山西省
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
利用有限元技术对弹丸进行仿真
中北大学学位论文31.2.1身管内膛损伤理论的研究身管作为火炮和自动武器的重要结构，一直是国内外专家学者的研究重点，为了提高身管和武器性能，尤其是对身管发射过程中的物理化学变化，热化学烧蚀，微观缺陷扩展过程做了深入细致的研究，对材料的失效与破坏机制进行了阐述与分析。危克振通过对77式和85式12.7毫米高射机枪身管射弹情况进行了大样本统计，对身管射弹性能和烧蚀损伤量与射弹数和全寿命周期内损伤和射击精度的情况进行了统计分析，确定了内膛损伤和身管性能在统计学上的关系，指出初速指标下降是12.7mm身管失效的主要形式，而射击初速下降又与枪管膛线的严重烧蚀有关[1]。美国学者RichardG.Hasenbein也通过对美军155毫米火炮身管的烧蚀磨损情况分析了烧蚀磨损对武器战技指标和使用效能的影响，并通过内膛测量对身管全长上口径的变化趋势进行了分析[2]。208所乔自平等也在文献[3]一文中也进行了与文献[2]类似的分析和统计，对大口径机枪展开寿命试验并对身管内膛损伤情况进行检测和统计，发现枪管内膛损伤尾部以烧蚀为主，并得出枪管四、五锥破损是造成枪管失效的根本原因[3]。图1-3内堂表面形貌[4]Fig.1-3Endoscopymorphologyofinternalsufrace胡春东利用工业内窥镜，电子显微镜等试验手段对身管不同寿命状态，不同位置的身管损伤特点进行了观察和分析[4]。C.C.Morphy和E.B.Fisher对CO/CO2对身管材料的化学腐蚀问题，通过建立实验设备，进行大量模拟实验进行了分析研究，明确了火药燃烧产生的CO/CO2气体在高温高压环境下对身管性能的损伤情况[5]。
中北大学学位论文9方程第三项等式反映弹丸在膛内的运动过程，式中为次要功系数，m为弹丸质量，v为弹丸运动速度，S为身管内膛截面积；方程第四项为补充式，为弹丸行程l和弹丸速度v之间的关系式；方程第五项等式反映内弹道过程中的能量变化情况，在发射过程中，火药化学能转化为火药燃气的内能并通过火药燃气膨胀做功转化为弹丸的动能，热能，气体的动能等形式。式中l为药室自由容积缩径长，l为弹丸行程，f为火药力，为装药量，为火药燃气的热力学系数。对于某型小口径火炮，其装药情况如下：表2-1某型装药参数Tab.2-1Parametersofacertaintypeofcharge装药量绝热系数密度火药力余容129g1.21600kg/m31.25MJ/kg1.0dm3/kg0.600.570.535经过计算得到膛压曲线如图：图2-1某小口径火炮膛压曲线Fig.2-1Asmallcaliberartillerypressurecurve
【参考文献】：
期刊论文
[1]身管内膛与弹丸前定心部接触碰撞响应分析[J]. 马佳,陈光宋,吉磊,钱林方,徐亚栋. 弹道学报. 2019(04)
[2]弹丸不同结构参数对弹丸挤进的影响分析[J]. 蔡翘楚,杨臻,蓝维彬. 弹箭与制导学报. 2020(01)
[3]镀层材料热及力学特性对枪管寿命的影响[J]. 耿雪浩,周克栋,赫雷,李峻松,吴其俊. 北京理工大学学报. 2020(07)
[4]不平衡量对弹丸膛内稳定性影响的仿真分析[J]. 廖伟,蒋建伟,邱浩,王昕,彭嘉诚. 弹箭与制导学报. 2019(06)
[5]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)
[6]SPH-FEM耦合方法在弹丸膛内运动中的应用[J]. 孙玉杰,崔青春,丁宏民,徐坚,郭俊行. 振动与冲击. 2019(08)
[7]内膛损伤枪管对内弹道性能和弹头出膛状态的影响研究[J]. 沈超,周克栋,陆野,乔自平. 兵工学报. 2019(04)
[8]某机枪枪管內膛损伤特征[J]. 胡春东,董瀚,赵洪山,乔自平,李峻松. 兵工学报. 2019(03)
[9]某大口径机枪内膛损伤对弹头挤进过程的影响研究[J]. 沈超,周克栋,陆野,乔自平. 兵工学报. 2018(12)
[10]狙击步枪弹/枪相互作用数值研究[J]. 刘国庆,徐诚,丁传俊. 振动与冲击. 2017(19)
博士论文
[1]内膛烧蚀磨损及其对内弹道性能影响的研究[D]. 田桂军.南京理工大学 2003
硕士论文
[1]镀铬枪管热/结构响应分析及其对内膛损伤影响研究[D]. 王志伟.中北大学 2019
[2]复杂边界条件下枪弹—身管耦合动态特性研究[D]. 程斌.中北大学 2019
[3]小口径火炮自紧身管应力状态分析[D]. 梁兴旺.中北大学 2019
[4]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
[5]弹丸挤进过程研究[D]. 蒋泽一.中北大学 2014
[6]弹带挤进及火炮内膛损伤的数值模拟研究[D]. 顾玮.南京航空航天大学 2014
[7]火炮身管结构强度与损伤分析[D]. 李鹏辉.中北大学 2010
本文编号：3414616
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jingguansheji/3414616.html
