火炮射擊時(shí)承受高溫高壓綜合沖擊載荷的作用,隨射擊發(fā)數(shù)增加火炮身管的強(qiáng)度會(huì)降低,當(dāng)身管強(qiáng)度降低接近材料的屈服極限時(shí),火炮身管容易產(chǎn)生破壞,從而影響火炮身管的使用壽命。本文針對某坦克火炮身管在射擊時(shí)承受高溫高壓火藥燃?xì)獾淖饔?分析身管在自然冷卻時(shí)不同射擊規(guī)則情況下身管溫度的瞬態(tài)熱響應(yīng)、應(yīng)力響應(yīng),研究身管的溫度和應(yīng)力場變化規(guī)律,并計(jì)算不同情況下火炮身管的疲勞壽命,以期為火炮身管的強(qiáng)度設(shè)計(jì)提供參考,主要內(nèi)容和結(jié)論如下：采用有限元法研究了某坦克火炮身管的瞬態(tài)溫度場,分析火炮身管在單發(fā)發(fā)射、慢射和速射狀態(tài)下的瞬態(tài)熱響應(yīng),通過仿真計(jì)算獲得不同射擊狀態(tài)下的瞬態(tài)溫度場,著重研究自然冷卻方式下身管溫度隨時(shí)間的變化規(guī)律以及在徑向和軸向的分布狀態(tài)。在炮彈發(fā)射過程中,身管內(nèi)壁在火藥燃?xì)庾饔孟聹囟妊杆偕?并從身管內(nèi)壁向身管外壁進(jìn)行熱傳導(dǎo)。每發(fā)射擊瞬間火藥燃?xì)猱a(chǎn)生的熱量在多發(fā)連續(xù)射擊過程中并沒有全部通過身管與外界的熱交換傳出去,身管的溫度在多發(fā)連續(xù)射擊情況下會(huì)持續(xù)升高,射擊時(shí)間間隔越短,溫度升高越快。這將對身管材料的力學(xué)性能和身管的強(qiáng)度結(jié)構(gòu)產(chǎn)生嚴(yán)重的影響,使身管壽命大幅度下降,從而影響到整個(gè)火炮的整體性能。采用A... 

【文章來源】：大連理工大學(xué)遼寧省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：61 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

熱傳導(dǎo)控制微分方程分析

元軟件ANSYS，以某坦克滑膛炮身管為例，綜合考慮各種因素的影響，建立了其三維幾何實(shí)體模型和有限元模型，如圖2.2所示。在模型建立過程中，對火炮身管進(jìn)行了適當(dāng)?shù)暮喕Ａ袅似渲饕孛娴奶卣鞒叽�，火炮�?nèi)騰口徑、火炮身管長度、火炮藥室容積及炮彈行程都沒有改變，忽略了火炮內(nèi)膛復(fù)雜的騰線結(jié)構(gòu)，火炮身管外壁尺寸略作簡化，沒有進(jìn)行均與漸變處理。采用了映射網(wǎng)格劃分方式，保證有限元模型網(wǎng)格質(zhì)量，幾何模型及有限元網(wǎng)格圖。整個(gè)模型均采用六面體等參實(shí)體元，共有59200個(gè)節(jié)點(diǎn)，47560個(gè)單元，單元最大尺寸為2cm。表2.1火炮身管的幾何尺寸Tab. 2.1 Geometry size of artillery barrel—截面序號 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 ■

Fig. 2.3 Temperature time history of the gunpowder gas in barrel從圖2.3中可以看出火炮身管騰內(nèi)火藥氣體的平均溫度在幵始上升時(shí)很陸，在極短的時(shí)間內(nèi)升到峰值溫度，經(jīng)過一短時(shí)間的平穩(wěn)下降后立即急劇下降，在后效期結(jié)束時(shí)騰內(nèi)的火藥燃?xì)饣净謴?fù)到環(huán)境溫度。2.3.2火藥燃?xì)獾钠骄艧嵯禂?shù)根據(jù)火藥爆燃后產(chǎn)生的熱氣沿著火炮炮騰流動(dòng)的特性，火藥燃?xì)馀c火炮身管壁熱量交換的方式主要是對流和福射兩種方式在燃?xì)馀c身管之間進(jìn)行熱量交換。而且福射能在福射到火炮身管內(nèi)壁表面之前基本上都已經(jīng)被吸收掉，為降低計(jì)算的復(fù)雜程度，可以合理假定火藥爆燃后的氣體與火炮身管壁之間只是以熱對流的方式進(jìn)行熱量交換。在求解-14 -


本文編號：3566569