【摘 要】
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炮弹发射时弹体推进引信进行变加速运动,持续时间极短、过载大,弹-引系统载荷通过螺纹传递,由于材料和结构的动态响应,其传递特性不能简单视为两个零件的刚性连接,特别是对于异质材料螺纹连接结构,由于螺纹牙接触及变形机制的复杂性,导致瞬态冲击过载下的载荷传递特性问题复杂。因此,开展异质螺纹连接动力学传递特性研究,对研究发射过程引信失效、炮口炸等问题具有重要意义。本文根据某型炮弹几何结构建立了弹-引螺纹连接
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炮弹发射时弹体推进引信进行变加速运动,持续时间极短、过载大,弹-引系统载荷通过螺纹传递,由于材料和结构的动态响应,其传递特性不能简单视为两个零件的刚性连接,特别是对于异质材料螺纹连接结构,由于螺纹牙接触及变形机制的复杂性,导致瞬态冲击过载下的载荷传递特性问题复杂。因此,开展异质螺纹连接动力学传递特性研究,对研究发射过程引信失效、炮口炸等问题具有重要意义。本文根据某型炮弹几何结构建立了弹-引螺纹连接结构分析模型,采用初始截面应力法施加预紧力,采用罚函数法建立双向面面接触,将数值仿真与实验相结合,研究了发射高过载环境下弹-引螺纹连接动力学传递规律,及不同尺寸公差、螺纹旋合圈数和预紧力对异质连接过载传递特性的影响。主要研究内容如下:（1）异质螺纹连接结构冲击过载传递实验及分析。根据某型炮弹螺纹连接中螺纹牙形状及尺寸,选取钢、铝圆柱制备实验试样,钢、铝圆柱一端精加工螺纹,制备异质螺纹连接试样,开展异质螺纹连接冲击过载传递实验,得到异质连接试样过载响应传递规律。建立异质螺纹连接试样仿真模型,以实验中相同条件,开展异质螺纹连接试样过载传递仿真计算。结合实验与仿真,验证了仿真模型的精确性。（2）弹-引螺纹连接几何建模及仿真计算。基于建立的弹-引螺纹连接几何模型,考虑弹-引系统中弹体与引信采用相同材质与不同材质的影响,分别构建钢-铝异质弹-引螺纹连接和合金钢同质弹-引螺纹连接仿真模型,开展弹-引同/异质螺纹连接仿真计算,分析弹-引同/异对弹-引螺纹连接过载传递影响。（3）弹-引螺纹连接过载传递影响因素研究。基于建立的弹-引异质螺纹连接几何模型,研究了螺纹连接尺寸公差、旋合圈数和预紧力等因素对螺纹连接过载传递规律的影响,并主要分析尺寸公差和旋合圈数的影响。仅考虑螺纹连接的尺寸公差,分别建立两种带间隙的弹-引螺纹连接模型,螺纹间装配间隙分别为0.14 mm和0.28 mm;仅考虑旋合圈数影响,取螺纹旋合圈数分别为10、12、14圈,建立三种不同旋合圈数的弹-引螺纹连接模型;仅考虑预紧力大小影响,取预紧力分别为1 k N、10 k N、300 k N,开展不同预紧力下弹-引螺纹连接载荷传递特性研究。
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