某大口径火炮内膛结构对挤进过程身管内壁载荷的影响

作     者：李一凡 付佳维 杨雕 李延泽 

作者机构：南京理工大学机械工程学院 重庆大学航空航天学院 西北机电工程研究所 

出 版 物：《兵工学报》 (Acta Armamentarii)

年 卷 期：2024年

核心收录：

学科分类：082601[工学-武器系统与运用工程] 08[工学] 0826[工学-兵器科学与技术] 082603[工学-火炮、自动武器与弹药工程] 

基　　金：国家自然科学基金项目(U2141246) 

主　　题：大口径火炮 弹带挤进 动态力学性能 身管内壁载荷 内膛结构 

摘      要：弹丸挤进阶段火炮身管内膛处于高温高压快速挤压摩擦的恶劣环境。针对大口径火炮在弹丸挤进过程中身管内壁所受载荷较大、导致膛线起始部磨损严重的问题，以某大口径浅膛线身管为对象，研究不同内膛结构对身管内壁载荷的影响规律。通过分离式霍普金森压杆实验，构建弹带材料在高温高应变率下的本构关系，利用有限元计算分析了挤进过程中弹带的塑性变形情况、挤进阻力以及身管内壁载荷的变化规律，并分别建立考虑膛线宽度、膛线截面形状以及坡膛锥度等不同内膛结构下的三维热力耦合挤进有限元模型，计算得到不同内膛结构对挤进过程中身管内壁载荷的影响。研究结果表明，对于该型火炮，身管坡膛结构和膛线结构对内壁载荷均有显著影响。首先，坡膛锥度的增大会导致挤进阻力和身管内壁载荷的增大，同时挤进结束的时刻以及挤进阻力和身管内壁载荷达到峰值的时刻也会提前；其次，内壁载荷峰值会随着阳线宽度显著增大，但对导转侧顶部进行倒角可有效降低身管内壁载荷，其峰值在倒圆角后降低了9.87%，倒方角后降低了5.59%。所得研究结果有助于丰富基于身管寿命的身管内膛结构设计方法。