某机械系统在强力作用下挤进过程中衬套的弹塑性特性分析

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现代转膛自动机械系统因其发射弹丸时具有高初速、高射频、高膛压的特点,且同时伴随着弹底火药剧烈燃烧,释放出大量的高温高压火药气体,身管烧蚀严重,尤其是身管起始部的烧蚀最为严重。本论文研究的某新型自动机械,既有转膛衬套,又有身管衬套,身管衬套位于身管的起始部,该处膛线的磨损最为严重,因此身管衬套的弹塑性变形是本文分析的重点。本文的主要研究内容如下:(1)建立转膛自动机械系统弹带挤进过程的全尺寸模型,理论分析并计算了弹带挤进过程中,弹带的受力、转膛衬套和身管衬套的应力,基于Archard理论推导了膛线磨损的理论计算公式。(2)建立挤进过程的有限元模型,在弹底直接施加实测膛压作为弹丸的驱动力,对比挤进完成后的弹带和实弹回收的弹带刻痕十分一致;同时比较了弹丸加速度、速度、位移变化与时间的关系,有限元仿真结果与实测值基本一致,证明了有限元模型的准确性。(3)改变转膛衬套的坡膛角,分析不同坡膛角对弹带挤入转膛衬套应力变形和温度变化;由于该转膛自动机械存在2个衬套,这2个衬套在交接处不能做到完全对齐,分析膛线高度差和膛线周向对齐误差在弹带挤入过程中,身管衬套的应力变形和温度变化。(4)考虑镀铬层和钢基体的材料热属性不同,基于Archard理论,将前文得到的身管衬套膛线的应力、弹丸速度,计算了膛线的理论磨损值;理论计算值与磨损量实测值非常接近,证明了磨损理论的正确性。通过上述对弹带挤进的研究,得到了转膛自动机械身管衬套的膛线磨损规律。对研究人员设计弹带与膛线的尺寸提供了参考,具有十分重要的工程价值。
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