复合材料身管的动态冲击响应分析

刘 畅,杨国来,范雪坤,孙全兆

(1.南京理工大学 机械工程学院,江苏 南京 210094;2.中国兵器科学研究院,北京 100089)

先进复合材料的使用是近年来对于轻型大口径武器研究的重点之一。复合材料身管的使用不仅直接大幅减小了炮管的质量,对提高射击精度也起到积极的作用[1-2]。现代火炮对大口径和大威力的要求使得火炮身管处在更加严峻的工作环境中。在火炮发射时,身管内壁受到瞬时高压火药燃气的冲击作用,受力状态极为复杂,用理论与试验的方法研究火炮发射时复合材料身管的受力状态存在较大难度。钱林方等[3]建立了带金属内衬的碳纤维复合材料身管强度理论模型,并通过静压试验进行了验证,得到了带金属内衬碳纤维增强复合材料身管在弹性阶段受到静压作用的应力、应变解析解。付佳维[4]使用非傅里叶热传导定律研究了碳纤维增强树脂基复合材料身管的热传导问题,分析了裂纹的扩展模式。LITTLEFILED等[2,5]首次将热塑性树脂应用到复合材料身管,解决了热膨胀系数不匹配的问题,研制了ATD系列复合材料身管,进行了大量射击试验,初步掌握了复合材料身管在火炮发射过程中的应变规律。理论研究的方法对于火炮发射过程中身管复杂的受力状态过于简化,在火炮复合材料身管的应用上限制条件过多,与真实情况下身管的复杂受力状态之间的误差较大。试验方法虽然可以得到较为准确的数据,但是射击试验成本巨大。……