火炮身管试样烧蚀试验及数值模拟分析

为研究火炮身管内膛烧蚀机理,基于半密闭爆发器研制了身管试样烧蚀装置,采用该装置开展了火炮身管试样烧蚀试验,获得了较为稳定的单发烧蚀量。为研究试样在热和化学作用下的烧蚀过程、揭示身管内膛烧蚀机理,提出了烧蚀速率模型,采用有限元分析软件ABAQUS仿真分析了试样在热和化学作用下的烧蚀过程。结果表明,试样受到高温火药燃气冲刷在表面产生强烈的热对流作用,倒角处存在热集中进而使倒角处产生强烈的热烧蚀。根据理论分析和仿真结果得出,在多发射击后未表面处理试样倒角逐渐变圆滑、镀铬试样在阳线棱边圆角处容易脱落,与试验装置和实际火炮内膛烧蚀现象一致。     

榴弹破片对坦克火炮身管毁伤效应的数值仿真

针对榴弹破片对火炮身管的毁伤效应进行了理论与试验研究,通过静爆试验得到了破片对身管的毁伤模式和侵深,在此基础上,利用AUTODYN软件模拟了榴弹破片对火炮身管的毁伤过程,建立了身管的1/4有限元模型和4种破片的动态侵彻模型。仿真结果与试验测试结果一致,验证了模型的有效性。进一步分析了破片大小、形状、速度等对身管侵彻深度的影响规律,研究成果对榴弹破片毁伤火炮身管部件的效能评估具有重要的参考价值。     

火炮身管失效机理和寿命预测

针对身管寿命预测这个长期研究的难点问题,概括了当前预测身管寿命的主要方法和模型,并对各自的特点和不足进行了分析。鉴于传统身管寿命预测技术不能准确预测身管失效时间,根据身管损伤状况、外壁面应变和射弹数（寿命）的内在联系,提出了基于身管外壁面应变变化量的身管寿命预测方法。     

基于异常压力场的火炮身管断裂失效再现数值模拟

针对某坦克炮实弹射击出现身管断裂失效的情况,采用问题再现、原因分析、计算分析和效果验证等研究方法,利用LS-DYNA程序流固耦合算法,以等量TNT爆轰产生的高压气体流场近似代替实际火药气体作用,采用基于显式积分的拉格朗日-欧拉耦合算法解决流体与固体的耦合,建立了高压气体与身管之间相互作用的数值模拟,解决了流体形变引起的计算困难问题。引入Johnson-Cook塑性模型以及断裂失效模型描述身管材料动力学响应,在预置初始裂纹的情况下对身管在异常内压下的动力学响应进行了数值计算及分析。数值模拟结果较好地描述了身管材料在异常压力作用下的断裂失效机理,再现了身管发生撕裂损伤破坏的过程,为火炮使用安全性以及故障分析提供了参考。     

火炮身管寿命理论预测方法

针对火炮身管寿命预测问题,对火炮身管寿命理论预测方法进行探讨.描述了身管寿命降低过程与表征,分析了疲劳寿命、烧蚀磨损寿命以及温度及燃气 3 大因素对身管寿命造成的影响,重点概括了预测身管寿命的理论方法,并逐一进行分析.分析结果表明:理论预测身管寿命方法的预测结果较为准确,对研究火炮身管寿命理论预测有一定的参考价值.     

火炮身管中频淬火工艺研究

针对铅浴炉加热身管尾部进行局部加热淬火时加热部位不易控制，生产效率低，环境污染等，为避免其不足特研究中频淬火工艺以取代之，经过试验，证明该工艺可以代替铅浴炉进行火炮身管尾部局部加热淬火。介绍了火焰身管热处理要求、工艺特点，较详细介绍了中频淬火工艺方案试验过程。     

火炮身管延寿方法研究综述

身管是火炮实现作战功能的核心部件,其寿命基本决定了火力系统的寿命。在发射时,身管内膛承受发射药燃气和弹丸的高温、高压、冲击和摩擦,并出现严重的烧蚀和磨损现象,导致身管寿命极其有限,制约了火炮技术发展和部队实战使用。从造成身管寿终的机理出发,归纳总结了近几十年主要应用或重点研究的各类火炮延寿技术,包括内膛表面处理技术、发射装药技术、复合身管技术、修复技术等几大类别,分析了各技术的机理、优势和需要继续研究的方向,旨为继续进行身管延寿技术的研究提供参考。     

小口径速射火炮身管固有振动的数值模拟

针对小口径速射火炮的特点,将有限元法与模态叠加法结合起来对形状不规则身管的固有振动特性进行数值模拟。以某型小口径速射火炮为研究对象,计算身管的固有频率和对应的模态,得到的振动曲线可用于该型火炮的弹道修正以及射击频率的合理设置,该数值模拟具有重要的参考价值。     

火炮身管延寿研究

火炮发射时,身管内膛承受的火药气体的烧蚀、冲刷和弹丸的冲击、摩擦,会导致内膛的烧蚀和磨损。内膛严重磨损主要集中在膛线起始部和炮口部。烧蚀磨损是造成火炮射击精度偏差的主要原因之一。改善内膛和弹带结构,正确执行勤务规定,合理选择火药种类、装药,降低身管温升是减少内膛烧蚀的重要措施。提出了运用等离子增强化学气相沉积法、电火花表面强化法和先进喷涂法处理火炮身管内膛的原理,并进行了理论分析。此项技术运用于处理火炮身管内膛为类似技术的移植。该技术既可作为身管制造中的预处理工艺,也可作为一种修理手段修复轻度磨损的身管。     

国内外火炮身管延寿技术研究进展

火炮身管的烧蚀磨损一直是降低火炮寿命、制约火炮发展的一个难题。从提高身管抗烧蚀性能的角度出发,归纳总结了近几十年来国内外火炮身管延寿的各种技术：身管内膛激光热处理技术、复合身管制造技术及身管内膛涂层制备技术。并在分析火炮身管的结构特点和工作特点的基础上,确定了一种比较理想的身管延寿技术。     

火炮身管热传导有限元仿真分析

针对火炮连续发射过程中火药气体的热作用使身管温度持续升高而造成的安全性问题,分析了火炮发射过程中热量的传递过程,建立了身管热传导数学模型.利用ANSYS软件建立火炮身管有限元模型,模拟火炮发射过程中火药气体与身管内壁的强制对流、外壁与环境的自然对流,并且考虑了开闩后外界空气流入与身管内壁间的自然对流.经仿真求解得到了发射后瞬间和冷却一段时间后身管径向温度分布,以及连续发射过程中身管径向各节点的温度一时间变化曲线,其规律与实验测试结果相一致.研究成果为火炮的安全使用提供了一定的理论依据.     

火炮身管自动爬行器设计

针对火炮身管内膛检测,手动推进装置难以控制,普适性差等缺点,设计了一套自动爬行器,为火炮身管的测量和检测提供了简单有效的工作载体,提高了火炮身管的测量和检测的自动化程度。     

自行火炮身管温度响应试验及数值模拟

建立了核心流为两相流的传热模型，对155mm自行火炮单发射击条件下，身管温度响应进行了数值模拟。计算中采用了径向距离变换函数加密网格的方法。与实验结果比较表明，所建立的模型能够较好地模拟膛壁表面的温度响应问题，所使用的网格加密方法可以有效地提高收敛速度，改善计算精度。     

火炮身管缓蚀剂技术研究进展

身管烧蚀磨损是降低火炮寿命、制约火炮发展的主要因素,使用缓蚀剂是降低烧蚀的有效手段.分析了火炮身管烧蚀磨损规律及影响因素,认为微裂纹的产生与扩展是导致内膛烧蚀磨损的重要原因.综述了缓蚀剂的研究应用,包括聚氨酯、石蜡、二氧化钛、滑石粉及这些材料的组合应用和使用纳米材料添加剂等.对缓蚀剂存在的问题及发展趋势进行了评述.     

国内外火炮身管烧蚀磨损问题研究进展

为提高火炮身管抗烧蚀性,延长火炮寿命,提高火炮的使用精度,对火炮身管烧蚀磨损问题进行深入研究。归纳总结国内外火炮身管延寿的各种措施,对目前计算火炮身管烧蚀磨损的分析计算方法(经验公式法、壁温估算烧蚀磨损法、热化学烧蚀模型法)进行对比分析。该研究可为相关人员在了解目前国内外对火炮身管延寿方面的研究情况提供参考。     

弹丸初速评定火炮身管寿命研究

通过用火炮外弹道测量的初速与标准初速的比率来评定火炮身管寿命.介绍了利用红外线发光管和光敏管测弹丸初速的方法,阐述了其工作原理,测量系统结构和测时仪的选择以及数据的处理.     

基于随动边界的火炮身管热力联合效应数值分析

为探索高温高压火药燃气瞬态冲击效应对身管刚度和强度响应的影响,采用有限元方法建立了某大口径火炮身管三维数值模型,并定义了热力载荷边界随弹丸运动而变化的动态过程。通过数值计算得到了首发弹射击条件下身管温度分布演变过程,进一步分析了热冲击载荷、压力载荷以及热力联合效应对身管动态应力响应的影响。计算结果表明：轴向不同位置热冲击载荷的差异性引起轴向非均匀温度分布,使得出现较大的轴向温度梯度,带来显著的轴向温差应力;在温度响应剧烈区域,周向表现为压应力的温差应力与周向表现为拉应力的载荷应力相互叠加,使得内壁质点周向应力分量表现为拉应力与压应力的交替作用,与压力激励作用结果相比,内壁高应力区应力幅值得到一定减弱并随温度响应呈现先下降、后上升的趋势。     

桥梁用铝合金抗冲击断裂有限元数值模拟

以单一605、606及复合605/606铝合金为样本,用扩展有限元法进行摆锤冲击模拟试验,分析其冲击功、断裂程度、断裂深度等抗冲击断裂行为.结果表明:复合605/606铝合金完全断裂时间比单一铝合金长;5层复合605/606铝合金完全断裂时间比4层、9层长;5层复合605/606铝合金应力呈层状分布,临近605层应力大于606层,5层复合可承受较大拉应力,且冲击面为605铝合金时,605/606复合厚度比与冲击功成反比.因此实际应用中需根据铝合金特点选材,以最大化材料作用.     

火炮身管采用激光淬火工艺的应用研究

针对线膛火炮身管的结构特点,对其采用激光相变硬化技术进行了可行性分析。重点对外光路系统进行了结构设计和相应计算,并给出了相应的激光淬火工艺参数。