Research on Prediction Model for Erosion and Abrasion of Barrel Based on LSSVM

To predict the erosion and abrasion of high bore pressure tank gun barrel, the least square support vector machine (LSSVM) algorithm was used. Based on the gun firing test data, the prediction model for barrel's erosion and abrasion was established. It was adopted to predict the wear increment of gun barrel. The results show that the prediction values given by the model coincide with the measured data better, and the model can predict the barrel's wear accurately and rapidly.     

基于可靠度的身管强度修正

从分析火炮身管的材料、载荷和结构尺寸的离散性出发 ,进行了基于安全系数设计的身管强度可靠度分析。依据要求的可靠度 ,建立了身管强度设计薄弱区域的强度修正模型。以某型火炮身管为例 ,进行了基于安全系数设计的身管可靠度分析及强度修正     

Development of multi-physics numerical simulation model to investigate thermo-mechanical fatigue crack propagation in an autofrettaged gun barrel

In this research, a detailed multi-physics study has been carried out by numerically simulating a solid fractured gun barrel for 20 thermo-mechanical cycles. The numerical model is based on thermal effects, mechanical stress fields and fatigue crack mechanics. Elastic-plastic material data of modified AISI 4340 at temperatures ranging from 25 to 1200 °C and at strain rates of 4, 16, 32 and 48 s⁻¹ was acquired from high-temperature compression tests. This was used as material property data in the simulation model. The boundary conditions applied are kept similar to the working gun barrel during continuous firing. A methodology has been provided to define thermo-mechanically active surface-to-surface type interface between the crack faces for a better approximation of stresses at the crack tip. Comparison of results from non-autofrettaged and autofrettaged simulation models provide useful information about the evolution of strains and stresses in the barrel at different points under combined thermo-mechanical loading cycles in both cases. The effect of thermal fatigue under already induced compressive yield due to autofrettage and the progressive degradation of the accumulated stresses due to thermo-mechanical cyclic loads on the internal surface of the gun barrel (mimicking the continuous firing scenario) has been analyzed. Comparison between energy release rate at tips of varying crack lengths due to cyclic thermo-mechanical loading in the non-autofrettaged and autofrettaged gun has been carried out.     

爆炸复合接头剪切强度测试方法研究

参照正交各向异性层压复合板层间剪切强度的测试方法,提出了用于测试爆炸复合接头复合界面剪切强度的3种方法;并建立三维有限元模型,分别对3种测试方法进行模拟;最后分别对3种方法进行了测试试验.结果表明,3种试验方法均能有效测试爆炸复合接头的剪切强度,其中对称试件双切口拉伸法最适合实际应用.     

某加农炮身管内膛烧蚀磨损对内弹道性能的影响

通过对某加农炮的身管烧蚀磨损特征数据进行分析整理,确定了身管烧蚀磨损特征面,采用了多特征面来表述火炮内弹道性能变化。将该研究方法具体用于某加农炮身管特性的研究,建立了该加农炮的内弹道性能与其身管内膛烧蚀磨损特征量之间的关系模型。     

陶瓷/金属梯度热障涂层的制备及性能评价

为了评价陶瓷/金属梯度热障涂层的性能,设计了4种涂层方案和2种基体材料(1Cr18Ni9Ti和2Cr13).利用单枪单送粉器成功地制备了线性梯度涂层.通过观察涂层的微观结构、测量涂层的抗热震性能和热残余应力来评价涂层的性能.利用扫描电镜对各种陶瓷涂层的微观结构进行了观察和分析,利用X射线能谱分析得到了陶瓷梯度涂层试样中的不同区域的衍射图.热震试验表明,梯度涂层比非梯度涂层具有更好的抗热震性能.采用钻孔法对不同涂层方案进行了残余应力的测量,结果表明,压应力出现在1Cr18Ni9Ti基体材料上,而拉应力出现在2Cr13基体材料上.     

拉伸载荷作用下基体表层激光离散预处理对铬镀层／45钢基开裂行为的影响

采用激光离散预处理钢基体再电镀铬层技术得到了一种新型复合结构，研究了这种新型复合结构在拉伸载荷作用下的开裂行为特征，并与无激光处理钢基体的试样在同样试验条件下的开裂特征进行了对比分析。结果表明：有激光离散预处理钢基体试样的承载能力要高于无激光预处理钢基体试样的承载能力，且有激光处理的试样开裂区域在两个激光带之间（无激光处理区），主裂纹呈现明显的周期性特征。本研究结果可归结为激光预处理钢基体不仅改善了基体表层的应力状态和力学性能，而且还改善了后续铬镀层的力学性能。     

AISI H13钢表面改性技术研究进展

用于加工铝合金、镁合金零部件的AISI H13热作模具钢因其恶劣的服役环境,现已表现出低寿命的致命缺陷.激光加热淬火工艺因兼有表面强化、残余应力低及与基底保持高的结合之特性,使AISI H13热作模具钢具有广阔的应用前景;激光熔覆合金化工艺因具有较强的表面可设计性与使用可靠性,使AISI H13热作模具钢具有巨大的发展潜力;热喷涂工艺具有流程短且涂层可设计性等优势,但因涂层与基底呈弱结合之状态,因此应在成分与工艺上进行涂层与基底之间热匹配设计,以满足工程应用的高性能化与长寿命化之需.     

某自动步枪身管内膛破坏特点研究

通过枪管的寿命试验,获取该枪的寿命值。利用MATLAB进行二项式曲线拟合,得到枪管的初速预测模型,并根据内膛表面形貌和断面形貌的显微图像,找出内膛破坏的特点及枪管寿终原因,为今后身管武器研究提供一定的借鉴作用。     

基于实射数据的舰炮弹药当量系数

弹药当量系数是准确评估身管寿命的关键参数。通过对某型小口径舰炮的研究,提出了一种基于实弹射击数据的当量系数计算方法。对实弹射击试验获取的身管内膛烧蚀磨损数据进行了分析处理,拟合得到了身管磨损速度曲线,并计算得到了3种射击条件下的当量系数。研究结果为评估该类型火炮身管寿命提供了重要的数据支撑。     

大口径火炮身管热弯曲计算与试验

建立火炮在阳光照射下身管上下表面温度场、热弯曲及炮口角的计算模型。以某大口径长身管火炮为实例,计算该炮的炮口弯曲量与炮口角,进行自然阳光照射与环境模拟条件下的热弯曲试验,验证计算模型与计算结果的正确性与可信性;提出通过测量身管上下表面温度快速求取火炮身管不同环境温度及温差下的弯曲量与炮口角的工程应用方法。     

脆性材料中的裂纹对组合梁剪切件滑移的影响

组合梁的承载能力受多种因素的影响,工程中通常采用强度条件进行设计,这种方法的实质是假定剪切联接件具有无限大的滑移能力。实际上,剪切联接件的超量滑移会引起梁的破坏。假设组合梁由脆性材料和韧性材料组合而成,在考虑脆性材料产生拉伸裂纹的情况下,用等效刚度法计算了剪切件的滑移量,进而得出组合梁的极限弯矩。     

坦克射击过程中炮膛内火药气体温度计算

坦克射击后出现炮膛内壁烧蚀及身管温度上升等问题，其首要因素为火药爆炸燃烧所产生的高温气体。应用内弹道零维模型，以空间平均热力学参数描述坦克射击过程中炮膛内弹道状态，采用四阶龙格一库塔法求解内弹道常微分方程组，计算出内弹道时期火药气体的压力、流速和温度等随时间的变化规律。应用指数函数拟合出后效期炮膛内火药气体温度公式，最后得到坦克整个射击过程中炮膛内火药气体温度的变化规律。通过计算结果与试验数据的对比，验证了计算结果的合理性。此计算结果可为坦克炮身管的烧蚀、热状况及红外辐射特性的研究提供理论依据。     

基于改进支持向量回归机的火炮身管寿命预测

为准确预测火炮身管寿命终止时火炮射弹数,根据射击过程中火炮身管磨损量与身管寿命特性,分析了身管膛线起始部磨损量与身管射弹数之间的关系,提出了支持向量回归机算法,并采用遗传算法进行模型优化改进,得到火炮身管寿命预测最优模型。结合两种类型火炮的身管数据,利用该模型对身管寿命进行预测,并与原始支持向量回归机进行对比,通过分析可知改进的支持向量回归机预测效果好、精度高,为火炮在实际应用中身管的寿命预测提供了新的思路。     

Research on Effect of Adding Nanomaterial to Propellant on Gun Barrel

The barrel lifes of three small caliber rifles were tested by using the propellant with nanomaterial and the standard propellant respectively. The test results show that the service life increases observably due to adding nanomaterial to the propellant. Then, the influence of the nanomaterial on the tube was researched by splitting the two barrels tested and detecting their inner surfaces. It was found that the erosion of the barrel bore is reduced observably by using the propellant with nanomaterial. And it makes the volume and the size of the gun chamber change less. Therefore, the barrel life can be prolonged by adding the nanomaterial in the propellant.     

基于图像处理技术的定向管平行度测量

基于图像处理技术,探讨了一种火箭炮定向管平行度的测量方法,论述了该方法的测量原理和图像预处理过程中的图像增强、二值处理、边缘提取和几何校正等处理方法,给出了定向管平行度误差的计算方法。     

滑膛身管内径测量仪研究

针对滑膛身管特殊测量环境，设计了一种新型的高精度火炮身管内径自动化检测系统。系统本体结构实现了模块化设计，采用电感式位移传感器和激光测距传感器作为测量器件，在专门设计的传动机构的带动下，对火炮身管内膛直径进行自动化测量。同时，设计了一套测试软件，在该软件的支持下，可以准确地测量身管任意截面内径尺寸的变化，并实现了数据快速实时处理和显示输出。     

速射转管炮射击校正方法

速射转管炮的使用成功地解决了射速高、寿命长、后坐力小三者之间的矛盾,但另一方面也给舰炮火控系统带来了新的问题。在分析转管炮对弹丸运动影响的基础上,重点描述了速射转管炮射击校正的方法。     

原位反应电火花沉积TiN陶瓷增强相的工艺性能

以TC4钛合金为电极,氮气作为反应气和保护气,在45钢表面原位反应生成含TiN的沉积层。对电压、电容、频率、转速和比沉积时间5个沉积层厚度影响因子,各设4个工艺水平,进行正交试验,研究多项工艺参数同时变化时沉积层厚度的变化规律。结果表明：选用电容为120μF,输出电压145 V,比沉积时间3 min/cm2时可获得综合质量最优的沉积层。电火花反应沉积层与基体形成冶金结合,沉积层均匀致密,厚度约为30～40μm,主要由TiN、FeTi和Fe9.64Ti0.36组成。沉积层的弹性模量为183.614 GPa,而纳米硬度达14.039 GPa,是基体的4倍。结果表明：原位反应电火花沉积可有效改善材料的表面性能。     

镁合金表面电弧喷涂Fe基非晶纳米晶涂层的性能

采用自动化高速电弧喷涂技术在镁合金基体上制备了FeCrBSiMoNbW非晶纳米晶涂层。采用Flir A20M型红外热像仪对Fe基非晶纳米晶喷涂层的表面温度场进行了实时监测。对Fe基非晶纳米晶涂层和传统的3Cr13涂层的组织结构、力学性能以及摩擦学性能进行了对比分析。实验结果表明：Fe基非晶纳米晶涂层组织致密,孔隙率低,具有相对较高的硬度和拉伸结合强度;形成了非晶相和纳米晶相组成的复合结构,使得涂层具备较好的耐磨减摩性能。