尼龙-紫铜复合弹带结构设计及动态挤进特性分析

针对大口径火炮在弹带挤进阶段由于应力过大易对炮膛内壁造成损伤的问题,以大口径火炮发射过程的内弹道特性为背景,展开尼龙-紫铜复合弹带的结构设计及其动态挤进过程的数值仿真研究。基于现有紫铜材质弹带,通过注塑工艺制备一种尼龙-紫铜复合结构弹带,降低挤进过程中的弹带应力。利用经典内弹道方程组求解内弹道过程中弹丸弹底压力变化,并作为动力条件展开动力学分析,使用单一及复合材质弹带的弹丸挤进过程中的内弹道动力学参数,分析尼龙厚度对复合弹带性能的影响。研究发现,相比于紫铜弹带弹丸,相同条件下使用尼龙弹带的弹丸内弹道动力学参数更高,而挤进终点时刻弹带应力更低;对于使用复合结构弹带的弹丸而言,其内弹道性能和弹带尼龙含量相关。复合弹带尼龙厚度越厚,则挤进过程中弹丸内弹道动力学参数越高,而挤进终点时刻弹带应力越低。相关研究可为中大口径火炮弹带设计提供一定参考。     

尼龙弹带动态挤进特性试验研究与数值分析

为了研究尼龙弹带在滑膛炮中的挤进特性，设计了短管炮发射装置，进行了动态射击条件下的穿甲弹挤进试验研究。采用瞬态压力测量系统和高速摄像仪得到挤进过程中膛内压力和弹丸运动参量，计算得出弹丸动态挤进过程的阻力变化特性曲线，分析了弹底平均压力上升速率对于尼龙弹带挤进过程的影响。基于试验工况，采用弹塑性大变形的C-S模型，数值模拟了尼龙弹带的挤进形变过程，研究了尼龙弹带挤进动力学特性。研究结果表明：尼龙弹带在挤进过程中发生了弹塑性变形，弹带内部为压剪状态，弹带主要失效方式为剪切失效。动态射击条件下的弹丸在挤进过程中挤进阻力随挤进位移的增大先增大后减小；当弹底平均压力上升速率从2.92 MPa·ms^-1增大到3.28 MPa·ms^-1时，挤进时间缩短了4.36%，最大挤进阻力增大了5.12%；弹丸位移的计算值与测量值的平均误差为5.24%，该三维动态挤进模型可以较好地预测尼龙弹带的动态挤进过程。     

尼龙弹带坡膛挤进过程中应力应变分析

详细分析计算了ＭＣ尼龙弹带坡膛挤进过程中的应力、应变及形变分布和变化．以某长杆尾翼稳定脱壳穿甲模拟弹药分析模型，并考虑挤进过程中的形变阻尼和摩擦作用进行了计算。计算结果与实验基本符合，从而提出一种改进的弹托结构。     

某型飞机环形弹带受力分析

结合某型飞机环形弹带的结构特点、工作原理和受力状况等因素，对环形弹带在工作中，因弹链的弹性恢复引起弹带阻力的变化，造成供弹中断和航炮停射等故障进行了详细分析。基于相关假设条件和弹性变形理论，建立了弹带的力学模型，通过取元分析和逐步推导，运用解析方法得到弹带阻力与各参数之间的关系式。最后基于Matlab软件进行仿真计算，给出了不同装弹条件下弹带阻力的变化曲线并对其进行了分析，提出了某型航炮环形弹带正常工作的基本要求，为进一步分析环形供弹系统的可靠性和安全性提供了参考依据。     

两种中口径弹药弹带动态挤进阻力特性的实验研究

针对弹丸挤进过程中弹带在坡膛产生高应变率塑性变形及断裂问题,采用短管炮发射装置完成了两种不同弹带动态挤进过程的阻力特性实验。采用动态压力测量和高速录像系统进行了挤进过程中膛内火药燃气的压力和弹丸位移数据的测量。对膛内压力和位移数据进行计算,得到了弹带挤进变形期间的阻力特性曲线。研究结果表明,弹带材料和结构对挤进阻力的影响较为明显,紫铜弹带相对于尼龙弹带有较高的挤进启动压力和最大阻力值,相应的挤进时间较短。     

弹带挤进过程的有限元分析

运用有限元分析软件对弹带挤进过程进行分析,通过建模、加载、求解等,得出弹带挤进过程不同时期的压力及动态过程,为弹带的生产提供参考.     

新型复合结构滑动式弹带设计与仿真研究

为了提高某型无后坐力线膛火炮武器系统发射破甲弹飞行过程的稳定性,发射时能够有效降低弹丸转速,在传统弹带的基础上设计了一种新型双层塑料(尼龙)滑动式弹带,对弹丸进行减旋,并对其进行试验验证及仿真分析,利用SIMULATION对弹带挤进过程中弹带受力情况进行仿真分析.通过仿真结果可知,外层弹带为主要受力件,受到的应力较大,...     

弹带压力的数值计算方法

弹丸在膛内时，弹带的受力问题是一个复杂的非线性问题，目前，既没有一个很好的计算模型又无法直接运用非线性有限元来计算弹带压力。本文给出了弹带有膛内的系统分析模型，建立了计算弹带压力的有限元模型，并提出了给定初载荷法的基于有限元的计算方法。依据该思想，通过对有限元方法的分解，组合和变换并协同边界协调方程导出了计算弹带压力的数值计算方法，并研制了计算程序。     

弹带应力对火炮寿命影响分析

弹带削光的过程和机理也就是身管寿命终止的过程和机理.分析了火炮寿命终止的形成原因和弹带削光机理,以某加农炮为例,进行了弹带导转侧压应力计算,并利用SUN工作站上的有限元软件IDEAS进行了仿真计算,与弹带导转侧压应力计算结果基本一致,说明弹带导转侧压应力的计算方法和结果是可信的,验证本文所提出方法的正确性.最后得出结论弹带削光不仅与内膛磨损量和膛压大小有关,还与严重磨损段的长度有关.     

弹丸不同结构尼龙弹带挤进过程的阻力特性

为研究大口径火炮发射状态下弹丸尼龙弹带挤进过程的阻力特性,分析不同结构尺寸弹带的影响,建立弹带挤进的有限元模型。基于显式动力学有限元方法,编制内弹道程序对压力场进行计算,利用Abaqus软件对结构动力学过程进行仿真模拟,通过软件内部幅值自定义子程序接口将内弹道程序与动力学过程进行耦合求解。对不同弹底半径、不同宽度以及不同刻槽形式的弹带结构进行仿真计算,模拟结果完整地呈现了挤进过程中弹带的力学性能和变形演化。结果表明：弹丸底部半径越大,弹带流变空间越小,挤进阻力也越大;弹带的密封性能随着其宽度增加而逐渐改善,但所受阻力也会逐渐增大,当宽度过大时会引起膛压过高和弹带失效等风险;弹带刻槽可以有效地将单段流变转变为多段流变,在保证闭气性能前提下避免弹带宽度过大而造成的阻力过大,且刻槽深度变化对挤进阻力的影响比刻槽宽度变化更大;仿真计算结果可为后续选择合理的弹带结构提供重要参考。     

挤进过程中杆式弹材料的动应力响应

应用ＡＤＩＮＡ自动动态增量非线性分析有限元程序，计算分析了１２５ｍｍ尾翼稳定杆式穿甲弹在挤进过程中弹带及弹托材料的动态弹塑性应力场，确定了弹丸上弹带区的径向应力、轴向应力、环向应力、第四强度等效应力场分布规律、运动、变形和所存在的高应力区域及危险区域，并就运动参量与实验结果作了比较。为１２５ｍｍ杆式弹弹带、弹托及弹芯的优化设计提供了依据。     

S-2玻纤增强树脂基复合材料弹托的试验研究

为了提高复合材料弹托的发射强度,本文以25mm脱壳穿甲弹为例,采用高速摄影、电子测速仪等靶场试验手段,对短切纤维增强树脂基复合材料弹托的应用进行靶试及初步探讨。试验表明,复合材料弹托与铝合金弹托相比,在减重50%的情况下,仍能够承受420MPa的膛压,且弹托脱壳顺利,弹杆章动很小。因此,复合材料弹托的应用是提高穿甲弹威力的一条新途径。     

短靶室轻气炮实验中弹托分离技术研究

为了解决短靶室轻气炮实验中的弹托分离问题,设计了新型弹托结构和弹托气动分离装置.采用实验和数值模拟相结合的方法研究了弹丸速度和弹托分离范围与分离容器充气压力、筒长及弹丸初始速度的关系.研究结果表明,分离容器中充氮气压力0.2～0.5 MPa,弹速为1～2.5 km/s,在分离装置内能够实现弹托完全分离,弹丸飞行和击靶的姿态和稳定性较好,能够满足短靶室轻气炮实验的使用要求;充气压力增加,弹托分离角增大;弹速越高,分离效果越明显;短的分离容器更有利于降低由气动力造成的弹道偏差.     

4卡瓣APFSDS弹的脱壳扰动与密集度

用３、４卡瓣前杯型弹托结构的２５ｍｍ ＡＰＦＳＤＳ弹，在中间弹道靶道中进行射击试验，利用正交多站火花阴影照相系统，得到这两种弹托脱壳过程的时序阴影照片，分析它们的脱壳性能和弹体扰动，并结合密集度试验。表明４卡瓣弹托能明显地减小脱壳扰动，从而提高，从而提高密集度性能。     

高等均值法和有限元法相结合计算穿甲弹的可靠性

高等均值法是在隐式极限状态函数下计算结构可靠性的有效方法.本文结合高等均值法和有限单元法对大长径比尾翼稳定脱壳穿甲弹进行了可靠性分析,考虑了载荷和材料性质的随机性、弹托和弹芯之间的配合间隙(或过盈),得出了合理结果,并提出了进一步提高强度、可靠性的建议.     

气推式脱壳弹脱壳运动研究与计算

在对膛口流场进行简化的基础上，研究了气推式脱壳弹脱壳过程中弹托与弹芯的起动条件和分离运动。对某航炮用气推弹在膛口流场中的受力进行了工程估算，并计算了该弹的脱壳运动情况，分析了气孔面积对脱壳时间的影响。     

气推式脱壳弹充排气规律研究与计算

气推式脱壳弹以其结构简单、脱壳干扰小、无自伤等优点而具有广泛应用前景.该文对其弹托气室与炮膛间的充、排气规律进行了分析研究,计算了某航炮用气推弹气室内温度、密度和压力沿内弹道段的变化,分析了气孔面积对气室膛口压力的影响,为进一步研究气推弹瞠外脱壳规律提供理论依据.     

尾翼稳定脱壳穿甲弹发射过程振动分析

根据尾翼稳定脱壳穿甲弹的几何形状特点 ,建立了尾翼稳定脱壳穿甲弹三维振动分析有限元计算模型 .计算分析了某工程尾翼稳定脱壳穿甲弹的振动固有频率特性 ,得到了各阶振动的固有频率及相应振型 ;数值模拟了弹丸系统在共振条件下的振动响应 ;讨论分析了尾翼稳定脱壳穿甲弹振动特性对弹丸系统发射安全性的影响 ,为尾翼稳定脱壳穿甲弹的设计和事故分析提供一种工程方法     

非零攻角和侧滑角条件下弹托不同步飞离的数值模拟

对弹药在不同条件下的发射过程进行研究是研制弹药的重要一环,它有助于弹药适应现代战场复杂多变的发射环境。为了提高尾翼稳定脱壳穿甲弹(APFSDS)的射击精度和飞行稳定性,通过非结构化动网格技术和用户自定义函数耦合计算流体力学和六自由度外弹道程序,对非零攻角和侧滑角条件下APFSDS弹托相对弹体动态分离过程进行了数值模拟,获得了非零攻角和侧滑角条件下弹托分离流场、六自由度运动参数以及弹体气动参数的变化情况。结果表明：在非对称来流的影响下,弹托分离流场呈现非对称性,引起弹托受力不均匀,从而导致弹托非对称、不同步地飞离弹体,加大弹体受到的扰动,最终降低弹丸的射击精度和飞行稳定性。