新型钛合金炮口制退器三维数值模拟与分析

以金属激光增材制造为技术手段,设计一种新型的钛合金航炮炮口制退器。基于三维非定常Euler方程,结合高精度Roe格式以及结构化网格技术,对带新型炮口制退器的膛口流场进行三维数值模拟,得到了小口径火炮的火药燃气速度以及冲击波的形成与发展过程。结果表明:新型炮口制退器起到分流与制退作用,多侧孔结构实现了大程度的分流效果,同时制退效率可达到29%。文中制退器的结构设计以及数值模拟仿真方法对于新型钛合金制退器的发展具有一定的参考意义。     

钛合金炮口制退器铸造-挤压成形强化技术研究

对钛合金铸造方坯进行不同程度的温变形,研究其变形强化组织和性能,并对组织变化过程进行了讨论,结果表明,直接应用铸造坯料进行塑性变形可以提高材料的强度和塑性。     

钛合金在炮口制退器上的应用

为减小炮口制退器重量,提高射击精度和密集度,对钛合金在炮口制退器上的应用进行研究。以计算流体动力学以及有限元理论为基础,综合应用计算流体力学数值仿真技术和有限元分析方法,完成了从炮口制退器炮口流场三维数值模拟到有限元分析的全过程,得出了TC4钛合金和炮钢材料下的炮口制退器应力分布和变形结果。结果表明,在满足使用条件的情况下,TC4材料的使用能够减轻炮口制退器的重量,从而可以减小其它部件的设计难度。     

钛合金在炮口制退器上的应用

为减小炮口制退器质量,提高射击精度和密集度,对钛合金在炮口制退器上的应用进行研究。以计算流体动力学以及有限元理论为基础,综合应用计算流体力学数值仿真技术和有限元分析方法,完成了从炮口制退器炮口流场三维数值模拟到有限元分析的全过程,得出了TC4钛合金和炮钢材料下的炮口制退器应力分布和变形结果。结果表明：在满足使用条件的情况下,T C 4材料的使用能减轻炮口制退器的质量,从而可减小其它部件的设计难度。     

迫击炮炮口制退器可行性分析

为分析炮口制退器在迫击炮上应用的可行性,从小孔消声理论出发推导了实用的消声量数学计算方法,根据膨胀小孔喷注消声器原理,设计了迫击炮炮口制退器.所计算的120 mm迫击炮在加装炮口制退器后,在与炮口气流啧注方向成90°且距离为1 m处的声压级降低了21.7 dB.联立求解后效期弹丸运动微分方程组,得到后效期炮口扰动量,结果表明迫击炮炮口制退器有利于提高射击精度.     

炮口制退器现状及其发展趋势

作为火炮反后坐装置之一,炮口制退器是减少火炮发射时对炮架作用力的有效途径,可有效降低火炮后坐动能和炮架的射击载荷,其研制水平是影响火炮系统射击精度和机动性能的关键。通过分析炮口制退器的基本原理和类型,根据当今各国制退器的发展及应用现状,总结了研究炮口制退器所需的关键技术,预测了其未来的发展趋势。为有效提高炮口制退器的效率并减小其有害作用的影响,保证精度和射击效率的匹配性,需要在充分利用理论研究、实验研究等相关技术的基础上继续加以完善。     

火炮为什么要安炮口制退器

我们经常会看到火炮炮口处有一个开有侧孔的筒形装置,那就是炮口制退器,如图所示,炮口制退器往往沿周边开有或多或少或大或小的孔,或被挡板隔成几个腔,这些孔或腔一般被称为室,比如有三个腔就叫三室制退器,如果你仔细观察会发现,这些侧孔或侧孔挡板一般是往后倾斜一定角度且是相互对称的,学问就是这里边。     

炮口制退器的计算机辅助优化设计

本文介绍了集三种炮口制退器设计理论为一体的数学模型所开发的优化设计软件，提高了炮口制退器理论分析的精确性，避免研制过程的多次的反复和工程设计的多次修改，从而提高了研制工作的效率和效益。     

基于流固耦合的复合结构炮口制退器强度分析

为减小炮口制退器质量并能耐烧蚀,设计一种复合结构的炮口制退器。分别采用炮钢和钛合金材料组成炮口制退器的内、外层结构。以带炮口制退器的炮口流场的瞬态动载荷为计算条件,利用单向流固耦合方法对复合结构炮口制退器进行强度分析。分析结果表明：复合结构炮口制退器可满足强度要求,且质量明显小于全炮钢炮口制退器,可为提高炮口制退器的性能提供一种新的设计思路。     

混合材料炮口制退器的拓扑优化设计

为了达到某口径火炮炮口制退器的轻量化指标,使用拓扑优化分解炮口制退器结构,将合金材料填充加入拓扑优化区域后,整体呈混合材料,以期实现炮口制退器轻量化。在炮口制退器瞬态有限元模型的基础上,定质量为优化目标,考虑各金属合金材料的物理性质和气体动力学冲击载荷的影响,通过数值模拟的方法,对各金属合金材料进行对比择优,获得了最佳的混合材料炮口制退器优化方案。结果表明：使用拓扑优化寻找的轻型炮口制退器材料结构配置的方法在反映燃气冲击响应上具有一定的可信度,新设计结构可以保持制退效率不变,并达到质量减轻、刚强度保持的目的。     

新型钛合金炮口温度退变三维数值模拟仿真

为研究新型钛合金炮口在不同射击条件下的温度退变特点及热传导性能,提出其炮口温度退变的三维数值模拟仿真。设立炮口的温度退变初始条件,采用四阶龙格-库塔算法,获取两个不同时段火药燃气的温度分布规律,结合牛顿冷却公式,建立温度退变方程,用有限差分法求解内壁与边界的差分方程。结果表明:首发射击时,炮口膛壁温度极速上升后缓慢退变,连续射击时,炮口内壁温度均呈迅速上升再迅速退变的周期性升降,当发射数量增大时,距内壁较远点温度变化不明显,较近点与内壁温度变化相同,均在温度上升后快速退变,且导热系数较高,导热效率更快,热传导性能较好。     

钛合金压气机强度及其内流场分析与试验研究

为探究高强钛合金叶片在高速旋转下的强度及压气机内部的气体流动状态,用ANSYS workbench有限元仿真分析模块仿真与试验相结合的方法,对高强钛合金叶片在不同转速工况下进行强度仿真分析;对压气机转动区进行流道提取,探究在60078 r/min下的内部压力场、温度场及速度场的分布情况;用matlab数值优化方法对叶轮结构进行优化.结果表明:高强钛合金满足在恶劣条件下的工作要求,且叶轮流动区域在高速旋转时,叶轮边缘的静压最大,气体流动速度最大;在既考虑离心力又考虑气动力的综合作用力下对高强钛合金叶轮的影响较大,变形量达0.32 mm,高强钛合金叶轮的最大等效应力为712 MPa;用matlab优化后的结构流力损失减小明显,比优化前下降32.8％.     

一种新型钛合金半固态锻造后的断裂行为研究

以新型钛合金Ti14为对象,对比研究常规和半固态锻造合金经不同时间热暴露后的室温拉伸性能,探讨热暴露后的断裂行为及其断裂机制。结果表明,半固态锻造试样热暴露后的强度均明显高于常规锻造试样,而塑性略低于常规锻造试样。常规锻造试样宏观断口三要素清晰可见,断口由细小的韧窝组成,韧窝密度较大;半固态锻造试样纤维区模糊,剪切唇区较大,断口为韧窝和解理的混合型断口,并伴随少量二次裂纹的出现。析出相的尺寸、形态、分布的差异是导致两种锻造态合金热暴露后断裂机制改变的主要原因。     

弹丸初速测试系统可靠性分析

弹丸初速测试其信号难于捕捉，而且易受干扰，从而影响测试的可靠性稳定性。不利于真实地反映产品性能。本文通过对最常用的线圈靶测时仪组成的测试系统的原理分析，提出提高其测试可靠性的方法。     

TC4钛合金三种动态本构模型的对比分析

基于TC4合金的应变率和温度相关单轴应力-应变曲线试验数据,优化估计了Johnson-Cook、修正Zerilli-Arm-strong和Bammann黏塑性三种动态本构模型的材料参数,对比分析了三种本构模型对TC4单轴变形试验数据的描述能力。结果表明:在TC4变形试验参数范围内,Bammann黏塑性模型可以较好地描述TC4合金的应变率和温度相关变形行为;Johnson-Cook模型和修正Zerilli-Armstrong模型的单轴应力-应变曲线计算结果比较接近,但与试验数据的相关性相对较差,均不能如实反映TC4室温动态压缩试验的应变率敏感性。     

穿甲模拟弹侵彻不同厚度钛合金靶板的数值分析

运用AUTODYN非线性显式动力学程序对不同厚度钛合金靶板受105 mm钨合金穿甲模拟弹的侵彻过程进行数值模拟计算,给出钛合金靶板的厚度效应规律:钛合金靶板抗105 mm穿甲模拟弹的相对防护系数N与靶板厚度b间的关系曲线近似躺倒的"S"形状,随靶板厚度b的增加,相对防护系数值N先降低后增大又降低;钛合金靶板厚度b≤50 mm时,随厚度b的增大,靶板对105 mm钨合金穿甲模拟弹的动能消耗线性单调增大。