火炮身管温差热弯曲的仿真与计算

在太阳照射下,火炮身管上下表面可产生约6℃的温差,使得身管产生较大的热弯曲,从而影响火炮的射击精度。在一定简化的基础上,利用ANSYS软件,建立了在太阳照射下身管上下表面温差的有限元模型,求解出了身管温度场。通过对太阳辐射载荷瞬态和温度载荷稳态分析计算,得出可以用温度载荷代替辐射载荷求解弯曲度的结论。进一步计算出不同温度、温差下的身管弯曲度,并建立了数据库,从而给出了一种通过测到的身管壁温度而得出身管弯曲度的插值计算方法,为修正火炮射击提供重要参考。     

小口径高射速火炮身管弯曲计算仿真系统设计

小口径高射速火炮身管弯曲计算仿真系统,其火炮身管弯曲计算数据分析包括自重弯曲及热弯曲.身管弯曲量计算则通过计算炮口截面最大转角、身管最大挠度及炮口角完成.在火炮射击前,可预先测量身管上下表面温差,应用该仿真软件计算炮口弯曲量,并根据计算结果对射表作出适当修正,从而显著提高武器系统的射击精度.     

基于虚拟体的身管多体动力学模型研究

为了建立相对准确高效且充分考虑弹丸接触力等外加载荷影响的柔性身管模型,通过将虚拟体引入身管系统,提出了一种柔性身管的建模方法,推导了虚拟体在系统中的约束方程和身管的多体动力学方程.以某型履带式自行火炮为例,引入身管的多体模型,获得了在相同射击条件下试验测试数据与仿真计算结果的对比曲线.分析表明,应用该方法构建的柔性身管模型能够描述弹丸接触力等外加载荷的作用,并可以较精确地计算火炮的炮口扰动和身管的弹性振动.     

弹丸与身管耦合振动问题的迭代解法

为实现弹丸与身管耦合振动模型的快速准确数值计算,提出了弹丸与身管耦合振动问题的迭代求解方法。在分析弹丸与身管耦合振动动力学特性基础上,通过将弹丸在身管内运动时间离散化,实现了耦合振动连续过程离散化。基于微分方程理论,利用迭代计算方法对弹丸在身管内运动时对身管上各个点引起的耦合振动进行求解,进而求解出弹丸连续移动时对身管引起的耦合振动。在考虑弹丸惯性效应和梁的曲率变化条件下,构建了迭代解法的程式化流程,使得该方法更加易于实现数值计算。利用该方法对弹丸与身管耦合振动模型进行数值求解,结果表明该解法能快速有效地实现对弹丸与身管耦合振动问题的求解。     

射击过程中身管温度升高对射击准确度的影响

针对某国产小口径步枪热枪准确度下降的问题,通过建立弹丸与身管仿真计算模型,采用非线性热力学有限元方法计算弹丸挤进阻力、身管弯曲量,仿真计算得到冷枪和热枪的偏差,得出身管温度升高导致弹丸挤进过程与枪管弯曲量发生改变,从而影响弹丸出膛口的姿态,导致步枪射击准确度下降。采用实验测量、仿真、理论分析的方法研究某小口径步枪身管材料温度与弹着点偏差的关系,对提高步枪射击准确度具有重要意义。     

杀爆战斗部破片冲击导致火炮身管失效的准则研究

研究了杀爆战斗部破片冲击身管引起管内鼓包导致身管失效的准则。采用量纲分析法对鼓包高度的影响因素进行分析。并建立了理论模型。以试验为背景建立了数值仿真模型，并进行了数值计算。采用最小二乘法对仿真结果进行回归分析，拟舍得到了鼓包高度的计算公式。鼓包高度计算模型的计算结果与数值仿真结果比较一致。所建立的模型及给出的数据，对武器系统生存能力的分析和战斗部的设计与改进提供了参考数据。     

武器构件回转弯曲撞击瞬态向应分析

以Ｔｉｍｏｓｈｅｎｋｏ梁理论为基础，建立了武器构件回转弯曲撞击的理论分析和计算方法；讨论了各种撞击条件对回转弯曲撞击瞬态响应的影响；并对武器实际构件５６式７．６２ｍｍ半自动步枪击锤的回转撞击击针，进行了计算，计算结果与实测数据符合较好。     

膛内时期弹丸与身管碰撞过程分析

弹丸与身管碰撞是影响弹丸膛内动力响应的主要因素之一。基于建立的弹丸身管耦合非线性动力学模型,分析了膛内运动时期弹丸前定心部与身管的碰撞过程,包括碰撞力大小和碰撞状态,并分别研究了身管有无弯曲、弹丸质量偏心等因素对碰撞过程的影响。结果表明:将弹丸简化为刚体来研究弹炮耦合过程存在局限性;身管弯曲和弹丸质量偏心均使碰撞力增大,其中身管弯曲相对于无弯曲使碰撞-弹回运动次数增加,弹丸质量偏心使贴膛运动时间延长。分析结果加深了对弹丸身管碰撞物理过程的认识,可为进一步深入研究弹丸膛内运动提供理论指导。     

固体发射药火炮身管热散失模拟研究

为了从理论上直接计算火炮发射过程中身管热散失并提高计算精度,选取经典内弹道模型,使用四阶龙格库塔法对内弹道模型进行求解,得到了内弹道时期火药燃气温度,采用拟合公式求解后效期火药气体温度,确立传热初始条件。使用马蒙托夫约定和实验拟合公式确立内、外边界的换热系数。基于传热学理论建立了身管径向一维传热模型,对方程组差分求解,得出火炮身管的温度分布,得到了发射过程中身管的热散失。结果表明:单发射击情况下,火炮通过身管散失的能量占发射药总能量的16.45%; 连发射击情况下,身管热散失占总能量的16.45%～13.81%,呈下降趋势。     

弹管横向碰撞对身管动力响应的影响

研究了火炮射击过程中弹管间隙和加速移动质量对身管振动的影响,利用接触、碰撞模型描述了弹丸与身管之间的作用过程,把身管简化成等截面悬臂梁,根据Bernouli-Euler初等梁理论建立了身管振动方程,用模态分析法求解了身管振动方程.计算结果表明:考虑弹管间隙后身管振动幅度比不考虑间隙时要大得多,由于非线性方程的解对初始条件敏感,弹丸起始位置的变化对身管炮口位移的影响较大.所建模型基本上描述了系统的动态特性,为研究弹炮耦合问题提供了一种简捷、有效的方法.