基于ANSYS火炮身管传热仿真

火炮连续发射过程中身管内壁温度持续升高会加快身管的烧蚀磨损,为此分析研究影响身管温度变化的射速、环境温度等主要因素.利用ANSYS软件建立火炮身管有限元模型,对身管内外壁的对流传热和身管壁内的热传导进行仿真,计算求解得到了不同射击模式及不同环境温度下身管内外壁温度的变化规律,结果表明射速增大、环境温度越离,身管温度上升越快.研究成果为依据身管内外壁温度控制火炮发射强度来延长身管寿命提供一定的理论依据.     

炮管内膛烧蚀磨损现象的分析

目前国内外对火炮身管寿命的研究表明,火炮身管疲劳寿命低的问题已基本解决,而烧蚀磨损寿命已成为影响其寿命的主要因素。就此介绍了身管烧蚀磨损的特征和危害,并且分析了造成这些特征和危害的原因,最后就解决这些问题提出了相应的措施。     

火炮身管内膛损伤机理分析

身管是火炮的关键部件,也是最易损耗的部件之一。火炮在发射过程中,身管内高温、高压的气体对身管内膛造成严重的损害,使身管内膛出现裂纹、龟裂、膛线脱落,严重影响火炮的射击精度和身管寿命,甚至会产生炸膛,危害到发射人员的安全。所以急需对身管内膛损伤进行机理分析,以利于身管寿命的检测和维护。以身管损伤的一般规律为主线,从损伤的5种形式入手,详细地讨论了身管常见损伤形式的原因和影响因素,并对其进行了机理分析。研究结果表明,身管内膛损伤主要是由于高温高压的火药气体和弹丸的挤进摩擦导致的,常见的物理反应损伤为内膛裂纹、内膛挂铜和内膛烧蚀,常见的化学反应损伤为镀铬层脱落,而内膛磨损是在物理反应和化学反应耦合作用下产生的损伤。     

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。     

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。     

火炮身管抗磨损烧蚀技术及发展动向

火炮身管内膛磨损烧蚀这一射击过程中固有现象是火炮身管的主要失效形式，越来越成为阻碍火炮威力提高的重要因素之一。本文简述了身管内膛磨损烧蚀形成机理、常见形式和抗磨损烧蚀破坏的研究目标及有关的技术措施、发展动向。     

BP神经网络的身管寿命预测方法

作为影响火炮寿命的炮膛烧蚀和磨损,其作用过程是一个相当复杂的综合过程.到目前为止,还不能建立起一个较好的数学模型来计算火炮内膛烧蚀磨损量.针对这种情况,在实测数据的基础上,提出了采用BP(Back Propagation)神经网络的方法,利用其优越的非线性逼近能力和泛化能力来计算炮膛烧蚀磨损量,并根据最大烧蚀磨损量进行身管寿命预测.     

不同射速对身管内壁烧蚀的影响

为了研究自动武器身管在不同射速条件下的熔化烧蚀状况,利用有限元的方法,用Abaqus软件建立身管的瞬态传热模型。基于传热学的理论,在射速分别为300发/min、400发/min以及600发/min状态下对身管的对流传热进行模拟仿真,得到身管内壁表面在发射过程时的温度。然后建立身管烧蚀模型,再根据所建立的烧蚀模型计算出身管内壁烧蚀的厚度。对比在不同射速下身管的烧蚀情况,得出身管内壁的烧蚀规律。上述研究为合理安排射速以及身管寿命预测提供了有益的参考。     

残余应力对身管内膛裂纹应力强度因子的影响

自紧技术通过施加自紧压力使身管内膛发生塑性变形,以产生残余应力增大身管强度,也是提高身管使用寿命的有效方法。为了研究残余应力对身管内膛裂纹的影响,建立了具有残余应力的身管扩展有限元模型,计算了不同自紧度的身管在残余应力场作用下,内膛表面裂纹的强度因子,分析了自紧残余应力和裂纹深度对裂纹应力强度因子大小的影响。同时,在连续射击后发生残余应力释放的条件下,计算了自紧身管的残余应力的变化规律和表面热应力对裂纹应力强度因子的影响。结果表明：自紧残余应力能有效抑制身管裂纹的扩展,提高疲劳寿命,其抑制效果与残余应力的大小成正相关,自紧身管在射击后,热载荷作用下,表层的残余应力由压应力变成拉应力,其他区域切向残余应力数值也相应减小,残余拉应力使身管表层更容易开裂。     

火炮身管膛线磨损量光学检测方法

火炮身管膛线的技术状态直接关系到火炮的射击精度、射击安全和身管寿命。为了提高检测精度和检测效率,提出了一种基于结构光的火炮膛线磨损量检测方法。通过光学检测装置获取身管内膛结构光图像,利用结构光条的变形量计算膛线的实际高度,进而与膛线标准高度比较得到身管内膛径向实际磨损量。该检测方法实现了对身管膛线技术状态的非接触检测,自动化程度高,标定过程简单可靠。经实验验证,该方法能够实现现役各型火炮身管膛线亚像素级的高精度检测,检测误差小于0.01 mm,对于提高火炮制造验收精度和效率,准确预估火炮寿命具有重要的理论意义和实际应用价值。     

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。     

线膛火炮后期寿命分析

弹带削光是火炮寿命终结的标志,通过分析弹带削光的过程和机理,建立炮弹在严重磨损炮膛内的运动模型,提出了为延长火炮后期寿命,在进行弹带和身管内膛设计时应注意的一些问题。     

线膛身管有限元网格参数化建模方法

为了精确快速地建立身管结构有限元网格模型,提出基于Python脚本语言操作单元和节点坐标的参数化建模方法,建立身管结构有限元网格模型。使用该方法能够精确地建立身管内膛(包含药室、坡膛和导向部)和外部轮廓的有限元网格模型,并进行参数化建模。以76 mm火炮身管为对象,建立身管与弹丸耦合的有限元模型,计算弹丸在身管内的全弹道运动过程,并结合相应实验进行验证。研究结果表明：该方法能够精确快速地建立身管结构有限元网格模型。     

某火炮身管温度场分析

针对火炮发射过程中,膛内高温火药燃气的热冲击形成的温度场对火炮寿命与射击精准度产生影响的问题,利用Ansys Workbench软件平台建立了某火炮身管的有限元模型,基于非线性瞬态热力学理论对身管内外壁的对流传热过程进行了仿真,从而得出不同射速和不同环境温度下身管温度场的分布规律,为在不同外界环境条件下合理分配射速,提高身管寿命与其射击精准度提供参考。     

弹带挤进膛线过程摩擦磨损试验及失效机理分析

弹带挤进膛线是一个复杂非线性的力学过程。膛线起始部磨损量是身管寿命评判的重要技术指标之一。为了真实地反映弹带挤进膛线过程中膛线起始部的磨损失效过程,以身管材料PCr Ni Mo钢制作销试样,以弹带材料96黄铜制作盘试样,基于MMS-1G型销-盘式摩擦磨损试验机进行高温高速条件下的摩擦磨损试验,测定PCr Ni Mo钢/96黄铜摩擦副在高温、高速、干滑动条件下滑动速度和接触压力对摩擦系数和磨损率的影响。并应用扫描电子显微镜对摩擦表面进行观察,研究滑动速度和接触压力在销试样磨损失效过程中的影响过程。结果表明:滑动速度与接触压力对PCr Ni Mo钢的摩擦磨损性能有类似的影响规律,但影响程度不同,都存在敏感变化范围。     

某步枪“冷热偏”分析与研究

针对某小口径步枪因枪管过热而导致射击准确度降低的问题,利用ABAQUS软件平台建立某步枪\弹相互作用的仿真模型。基于非线性热力学理论,在射击过程中,对身管内外壁的对流传热和内部的热传递过程进行了仿真分析,得出击发热冲击下身管温度场的分布规律,通过对弹丸挤进阻力、身管弯曲量和弹丸姿态仿真计算,来验证温度对射击准确度的影响。通过从实验测量、仿真、理论进行枪械不同温下度射击状态的分析与研究,可为提出步枪冷热偏抑制措施提供依据,对提高武器射击准确度具有重要的现实意义。     

冲击载荷作用下身管疲劳行为研究

传统身管疲劳寿命评定采用实弹射击和实验室液压疲劳试验相结合的方法进行,未充分考虑火炮发射时动态载荷对身管的冲击疲劳作用.为此,研制了身管冲击液压疲劳试验装置,为揭示身管冲击疲劳规律提供了新手段.依托该装置,在实验室条件下再现了身管胀膛和膛炸现象.试验结果表明:在冲击载荷作用下,身管壁内主裂纹逐渐形成并沿径向扩展,造成身...     

用阳线磨损量表征火炮初速减退量

用药室增长量预估线膛火炮初速下降量精度很低,根据火炮身管烧蚀磨损特点,本文提出了用身管严重磨损段阳线磨损量表征火炮初速减退量,在130mm加农炮上所做试验表明,用该方法可提高大口径火炮初速下降量的预估精度。     

基于最小二乘支持向量机的坦克炮身管剩余寿命预测方法

针对高膛压坦克炮身管剩余寿命预测的难题,结合坦克实弹射击试验数据量少和非线性的特点,基于最小二乘支持向量机构建了坦克炮身管剩余寿命预测模型,给出了模型参数的选取方法,并以某型坦克炮射击试验为基础,对坦克炮身管剩余寿命预测模型进行了验证。结果表明:该模型预测坦克炮身管剩余寿命效果良好。     

基于数据适应性检验的身管磨损量预测研究

应用灰色系统理论研究不确定系统,对系统进行灰色预测模型建立的同时,需要检验系统原始数据序列是否符合建模要求。主要从3个方面检验数据建模的可行性,分别是光滑比、极比偏差和凹凸性检验。结合某型坦克炮身管内膛烧蚀磨损数据,采用不同的磨损数据作为灰色预测模型建模的原始数据序列,具体分成两种情况进行数据检验,并代入模型计算,分析不同情况下模型的预测精度,通过对比计算结果选出与模型匹配度更高的原始数据序列。