本文關(guān)鍵詞：基于ABAQUS的身管涂層磨損行為研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：目前,對自動武器射擊精度的要求越來越高,彈丸在發(fā)射過程中,2000℃~3000℃的高溫火藥燃氣對身管產(chǎn)生熱沖擊,而且作用時間極短,這樣會在內(nèi)膛表面附近產(chǎn)生瞬時的動態(tài)溫差效應(yīng),使內(nèi)膛表面產(chǎn)生非常大的熱應(yīng)力。連續(xù)發(fā)射時,連續(xù)脈沖式的高溫?zé)釠_擊會加劇身管的熱累積使身管膨脹,大的熱應(yīng)力加上彈丸的摩擦?xí)箖?nèi)膛表面產(chǎn)生磨損,導(dǎo)致射擊精度降低、身管壽命縮短。本文以89式12.7mm的重機槍為例,利用計算機模擬仿真技術(shù),采用動態(tài)的顯式求解器,利用ABAQUS有限元仿真軟件對身管的磨損行為進行了研究。身管的摩擦磨損研究主要集中在:首先對傳熱學(xué)和摩擦磨損的模型進行基本理論分析。結(jié)合內(nèi)彈道學(xué)理論和傳熱學(xué)對身管的熱交換形式進行理論分析,并求解火藥燃氣的溫度等身管熱傳遞過程中所需的邊界條件。其次對本文所使用到的物理量與量綱單位以及所用到的材料屬性與參數(shù)進行收集歸納,建立本文所用的摩擦磨損模型。分別對模型的網(wǎng)格、材料本構(gòu)關(guān)系、身管磨損特性進行分析,確定本文所用到的網(wǎng)格密度和網(wǎng)格類型以及材料的本構(gòu)模型。第三模擬連發(fā)120發(fā)狀態(tài)下身管的磨損特性,分析子彈射擊速度、火藥流體溫度和火藥壓力對身管的溫度場和應(yīng)力場的影響,然后對身管的熱力學(xué)特性進行詳盡的分析。最后對子彈在膛內(nèi)的高速運動進行受力分析,建立子彈與涂層摩擦生熱的等效模型,運用顯式動力的求解方法,對身管熱力學(xué)特性進行分析,從而得到摩擦生熱對身管涂層熱力學(xué)特性的影響。子彈對身管涂層的摩擦磨損行為的研究,顯示了身管涂層的磨損量和磨損狀態(tài)的分布,以及子彈發(fā)射次數(shù)的增加對身管涂層摩擦磨損的影響。結(jié)果表明,身管磨損主要集中在槍口近端位置,隨著子彈發(fā)射次數(shù)的增加累積磨損量相應(yīng)增加而單次磨損量卻有少量的減小,同時建立了發(fā)射多次子彈后總磨損量的計算公式。本研究對身管的摩擦磨損研究提供了一定的借鑒意義。
【關(guān)鍵詞】：身管涂層 摩擦磨損 有限元法 計算機仿真
【學(xué)位授予單位】：蘭州理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TJ204;TG174.4
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-9
• 第一章 緒論9-15
• 1.1 課題背景和研究意義9-12
• 1.2 身管研究的國內(nèi)外現(xiàn)狀12-13
• 1.3 本文研究的主要內(nèi)容13-14
• 1.4 ABAQUS可以求解的摩擦磨損模型14
• 1.5 本文的基本框架14-15
• 第二章 有限元和相關(guān)軟件介紹15-28
• 2.1 有限元法簡介15-17
• 2.1.1 有限元法的基本思想15-16
• 2.1.2 有限元法求解問題的基本步驟16-17
• 2.2 本課題所使用的有限元和幾何建模軟件介紹17-26
• 2.2.1 ABAQUS的簡介17-23
• 2.2.2 Hypermesh的簡介23-25
• 2.2.3 CATIA建模軟件的簡介25-26
• 2.3 Python在ABAQUS中的應(yīng)用26-27
• 2.4 本章小結(jié)27-28
• 第三章 身管磨損理論分析和身管磨損仿真模型建立28-48
• 3.1 身管磨損理論分析28-32
• 3.2 身管仿真模型的建立32-47
• 3.2.1 磨損幾何模型的建立32-37
• 3.2.2 分析步的創(chuàng)建37-39
• 3.2.3 材料屬性39-41
• 3.2.4 相互接觸、邊界條件和載荷的設(shè)置41-44
• 3.2.5 網(wǎng)格的劃分和網(wǎng)格有效性的檢驗44-47
• 3.3 本章小結(jié)47-48
• 第四章 實驗方案與結(jié)果分析48-53
• 4.1 實驗方案48
• 4.2 摩擦應(yīng)力分布48-49
• 4.3 沿身管軸向的溫度分布49-50
• 4.4 摩擦磨損50-51
• 4.5 子彈發(fā)射次數(shù)與磨損量的關(guān)系51-52
• 4.6 本章小結(jié)52-53
• 結(jié)論53-54
• 參考文獻54-59
• 致謝59-60
• 附錄 攻讀學(xué)位期間所發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄60

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本文編號：302116