高速冲击挤进问题的瞬态有限元分析

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弹丸挤进炮管的过程是一个高速冲击、大变形、且具有过盈配合的非线性接触问题。由于弹丸的弹带外径稍大于炮管的内径,所以弹九底部受高温火药气体推力向前运动过程中,其受力就比较复杂。在实际应用中不但要求弹丸满足强度要求,还要同时确保足够的装药量,那么准确计算弹丸挤进过程中的应力与应变情况就成为非常重要的一步。应用绘图软件建立好弹丸与炮管的三维实体图后,通过有限元软件ANSYS/LS-DYNA对弹丸与炮管进行适当的网格划分、设定单元类型和材料模型以及其它的一些参数,模拟弹丸挤进炮管的动力学过程,生成LS-DYNA的K输入文件后,修改参数并进行试算,最后运用LS-DYNA的后处理系统分别对膛线有、无缠角及弹带分别为1010尼龙和MC尼龙的四种工况提取进行瞬态有限元模拟,得到四个工况中弹体及弹带的应力、应变及变形情况,总结出弹体及弹带在挤进过程中应力、应变及变形的一些规律,在本文模拟结果的基础上总结出以下五点:(1)炮管膛线的缠角对弹丸尾部的最大应力的影响大于弹带的材料;(2)材料对弹带的最大应变的影响比较大,缠角对弹带的最大应变影响不大;(3)在缠角相同的情况下,尼龙1010的变形量大于MC尼龙的变形量,而在材料相同的情况下,缠角为5。58’H寸弹带的形变量大于缠角为零时弹带的形变量;(4)1工况下,两条弹带均没有失效。2、3、4工况下,第一条弹带失效,第二条弹带没有失效;(5)弹丸挤进过程中,弹体上各点处都满足强度要求。这些规律对复合增程弹挤进过程的瞬态有限元分析研究工作具有了一定的价值。对复合增程弹挤进过程的瞬态有限元分析研究工作具有了一定的价值。
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