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火炮膛压测试中校准装置的强度分析

发布于:2016-02-04 18:31
强度分析

      在内弹道测试中,膛压测定是火炮试验的重要项目之一,目前火炮膛压测试方法主要有铜柱膛压法和电子测压法,电测法作为火炮膛压测试的一种基本方法,人们对其测试精度一直非常关注,而火炮膛压测试系统的动态校准是保证测试精度的有力措施之一,是进一步提高测试精度的依据。火炮膛压测试系统的动态校准装置,能够模拟高膛压火炮的膛压变化规律,其产生压力过程是用起爆器通过引出的点火药包的导线,引爆点火药包,进而引爆火药,在本体内部产生一定的气压,当气压压力超过膜片的压力极限时,膜片破膜开始卸压,动态校准装置的本体部分是承受瞬时800Mpa内压的关键部件,因此它的强度分析是非常重要的。
      火炮膛压测试系统校准装置如图所示,它主要由压力发生器,3个标准传感器,3个电荷放大器,高速数据采集卡组成,其主体是压力发生器,用少量的发射药哟120g班带膜片、喷管的压力发生器内点燃,便可产生一个类似膛压曲线的压力旧寸间过程,被校测试系统放在压力发生器内。
      本体的基本尺寸如图所示:本体的强度分析问题为厚壁圆筒受内压作用下的弹塑性失效分析。当内压较小时,本体圆筒部分的横截面处于弹性状态。当内压继续增大,圆筒部分内边缘点出现屈服。根据Mices屈服条件,当此时相应的弹性极限内压由公式可得,式中:a,b分别为本体圆筒部分的内外半径,为本体材料的屈服应力。本体的外直径为196mm,内直径为60mm材料为钢材,屈服应力为:1130MPa。
      计算可得弹性极限内压为:p=590MPG若施加内压大于p=590MP。本体将发生弹塑性变形,半径为P的一个圆将本体截面分为两部分,内部一部分面积达到塑性,外部一部分面积仍处于弹性,记弹塑性界面半径为6寸的内压Pa。将圆筒的内压加到Pa后完全卸载,再重新加内压P由于残余应力存在,内压P如果不超过第一次所加的内压PA则圆筒内不会发生新的塑性变形。即使内压在一定范围内反复变化,圆筒像处在弹性状态一样,不会引起塑性破坏。这种利用先加载超过弹性极限压力,然后卸载,产生残余应力,使得再加载时圆筒的弹性极限压力提高的办法叫做自增强处理,而第一次所加的压力作自增强压力。
      自增强处理可提高圆筒弹性工作范围和疲劳强度,尤其可避免塑性疲劳,但自增强应适度。实际应用还应结合圆筒尺寸要求、材料机械性能和操作条件综合考虑,并应保证卸载后不会发生反向屈服。利用有限元分析AppANSYS建立圆筒的四分之一模型,施加800MPa的内压,Von-Mises应力分布如图所示可知,节点142的Von-Mises应力为1060MPG,节点143的Von-Mises应力为1300MPG。


                                                                                  专业从事机械产品设计│有限元分析│强度分析│结构优化│技术服务与解决方案
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