彈丸在內(nèi)膛運(yùn)動(dòng)過(guò)程是武器發(fā)射研究的主要內(nèi)容,其內(nèi)膛運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定性和一致性對(duì)武器的彈道性能指標(biāo)有著重要的影響,研究彈丸在身管不同情況下其內(nèi)膛運(yùn)動(dòng)性能,對(duì)分析彈丸內(nèi)膛運(yùn)動(dòng)一致性,評(píng)價(jià)身管效能和使用壽命有重要作用。本文通過(guò)對(duì)小口徑自動(dòng)炮身管的彈丸-身管耦合系統(tǒng)建立了模型,利用有限元方法對(duì)模型進(jìn)行數(shù)學(xué)描述,通過(guò)建立基于大變形碰撞-接觸約束的數(shù)學(xué)模型,對(duì)彈丸的在不同情況下的內(nèi)膛運(yùn)動(dòng)進(jìn)行分析計(jì)算,研究其運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的運(yùn)動(dòng)擾動(dòng)和恢復(fù)情況。（1）根據(jù)彈丸內(nèi)膛運(yùn)動(dòng)的彈丸運(yùn)動(dòng)特點(diǎn),建立基于位移的大變形連續(xù)介質(zhì)有點(diǎn)單元的計(jì)算模型,建立物體間包含摩擦影響的接觸-碰撞約束關(guān)系,研究彈丸的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)和擾動(dòng)情況,并完成模型驗(yàn)證。（2）研究了基于有限元法的沖擊動(dòng)力學(xué)數(shù)值計(jì)算方法,使用顯示動(dòng)態(tài)算法,對(duì)彈丸的運(yùn)動(dòng)過(guò)程進(jìn)行了分析計(jì)算,對(duì)彈丸的網(wǎng)格質(zhì)量、計(jì)算方法和計(jì)算成本等因素進(jìn)行了優(yōu)化,在保證計(jì)算精度情況下盡量可能的減小計(jì)算成本,提高計(jì)算效率。（3）應(yīng)用彈丸-身管耦合計(jì)算模型,對(duì)完整身管、內(nèi)膛磨損身管、導(dǎo)轉(zhuǎn)側(cè)磨損身管、鍍層脫落身管和存在燒蝕溝的身管進(jìn)行了彈丸的運(yùn)動(dòng)特性分析。研究了彈丸在不同損傷情況下的運(yùn)動(dòng)擾動(dòng)和恢復(fù)情況,分析不同... 

【文章來(lái)源】：中北大學(xué)山西省

【文章頁(yè)數(shù)】：84 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

利用有限元技術(shù)對(duì)彈丸進(jìn)行仿真

中北大學(xué)學(xué)位論文31.2.1身管內(nèi)膛損傷理論的研究身管作為火炮和自動(dòng)武器的重要結(jié)構(gòu)，一直是國(guó)內(nèi)外專家學(xué)者的研究重點(diǎn)，為了提高身管和武器性能，尤其是對(duì)身管發(fā)射過(guò)程中的物理化學(xué)變化，熱化學(xué)燒蝕，微觀缺陷擴(kuò)展過(guò)程做了深入細(xì)致的研究，對(duì)材料的失效與破壞機(jī)制進(jìn)行了闡述與分析。�？苏裢ㄟ^(guò)對(duì)77式和85式12.7毫米高射機(jī)槍身管射彈情況進(jìn)行了大樣本統(tǒng)計(jì)，對(duì)身管射彈性能和燒蝕損傷量與射彈數(shù)和全壽命周期內(nèi)損傷和射擊精度的情況進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析，確定了內(nèi)膛損傷和身管性能在統(tǒng)計(jì)學(xué)上的關(guān)系，指出初速指標(biāo)下降是12.7mm身管失效的主要形式，而射擊初速下降又與槍管膛線的嚴(yán)重?zé)g有關(guān)[1]。美國(guó)學(xué)者RichardG.Hasenbein也通過(guò)對(duì)美軍155毫米火炮身管的燒蝕磨損情況分析了燒蝕磨損對(duì)武器戰(zhàn)技指標(biāo)和使用效能的影響，并通過(guò)內(nèi)膛測(cè)量對(duì)身管全長(zhǎng)上口徑的變化趨勢(shì)進(jìn)行了分析[2]。208所喬自平等也在文獻(xiàn)[3]一文中也進(jìn)行了與文獻(xiàn)[2]類似的分析和統(tǒng)計(jì)，對(duì)大口徑機(jī)槍展開(kāi)壽命試驗(yàn)并對(duì)身管內(nèi)膛損傷情況進(jìn)行檢測(cè)和統(tǒng)計(jì)，發(fā)現(xiàn)槍管內(nèi)膛損傷尾部以燒蝕為主，并得出槍管四、五錐破損是造成槍管失效的根本原因[3]。圖1-3內(nèi)堂表面形貌[4]Fig.1-3Endoscopymorphologyofinternalsufrace胡春東利用工業(yè)內(nèi)窺鏡，電子顯微鏡等試驗(yàn)手段對(duì)身管不同壽命狀態(tài)，不同位置的身管損傷特點(diǎn)進(jìn)行了觀察和分析[4]。C.C.Morphy和E.B.Fisher對(duì)CO/CO2對(duì)身管材料的化學(xué)腐蝕問(wèn)題，通過(guò)建立實(shí)驗(yàn)設(shè)備，進(jìn)行大量模擬實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了分析研究，明確了火藥燃燒產(chǎn)生的CO/CO2氣體在高溫高壓環(huán)境下對(duì)身管性能的損傷情況[5]。

中北大學(xué)學(xué)位論文9方程第三項(xiàng)等式反映彈丸在膛內(nèi)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程，式中為次要功系數(shù)，m為彈丸質(zhì)量，v為彈丸運(yùn)動(dòng)速度，S為身管內(nèi)膛截面積；方程第四項(xiàng)為補(bǔ)充式，為彈丸行程l和彈丸速度v之間的關(guān)系式；方程第五項(xiàng)等式反映內(nèi)彈道過(guò)程中的能量變化情況，在發(fā)射過(guò)程中，火藥化學(xué)能轉(zhuǎn)化為火藥燃?xì)獾膬?nèi)能并通過(guò)火藥燃?xì)馀蛎涀龉D(zhuǎn)化為彈丸的動(dòng)能，熱能，氣體的動(dòng)能等形式。式中l(wèi)為藥室自由容積縮徑長(zhǎng)，l為彈丸行程，f為火藥力，為裝藥量，為火藥燃?xì)獾臒崃W(xué)系數(shù)。對(duì)于某型小口徑火炮，其裝藥情況如下：表2-1某型裝藥參數(shù)Tab.2-1Parametersofacertaintypeofcharge裝藥量絕熱系數(shù)密度火藥力余容129g1.21600kg/m31.25MJ/kg1.0dm3/kg0.600.570.535經(jīng)過(guò)計(jì)算得到膛壓曲線如圖：圖2-1某小口徑火炮膛壓曲線Fig.2-1Asmallcaliberartillerypressurecurve

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[5]彈帶擠進(jìn)過(guò)程膛線受力的影響分析[J]. 常星星,吳星超,張曉川.  兵器裝備工程學(xué)報(bào). 2020(01)
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[9]某大口徑機(jī)槍內(nèi)膛損傷對(duì)彈頭擠進(jìn)過(guò)程的影響研究[J]. 沈超,周克棟,陸野,喬自平.  兵工學(xué)報(bào). 2018(12)
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博士論文
[1]內(nèi)膛燒蝕磨損及其對(duì)內(nèi)彈道性能影響的研究[D]. 田桂軍.南京理工大學(xué) 2003

碩士論文
[1]鍍鉻槍管熱/結(jié)構(gòu)響應(yīng)分析及其對(duì)內(nèi)膛損傷影響研究[D]. 王志偉.中北大學(xué) 2019
[2]復(fù)雜邊界條件下槍彈—身管耦合動(dòng)態(tài)特性研究[D]. 程斌.中北大學(xué) 2019
[3]小口徑火炮自緊身管應(yīng)力狀態(tài)分析[D]. 梁興旺.中北大學(xué) 2019
[4]熱—機(jī)械載荷耦合作用下復(fù)合材料身管損傷研究[D]. 魏存磊.南京理工大學(xué) 2016
[5]彈丸擠進(jìn)過(guò)程研究[D]. 蔣澤一.中北大學(xué) 2014
[6]彈帶擠進(jìn)及火炮內(nèi)膛損傷的數(shù)值模擬研究[D]. 顧瑋.南京航空航天大學(xué) 2014
[7]火炮身管結(jié)構(gòu)強(qiáng)度與損傷分析[D]. 李鵬輝.中北大學(xué) 2010



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