炮弹药筒膛内有限元仿真

一、膛内作用过程

作用原理：

膛压上升→口部膨胀→筒口炮尾间隙→气体泄出→膛内燃气压力逐渐升高→斜肩部及部分筒体贴膛→闭气→斜肩再冲压→塑性变形并强化→与炮膛一起变形→ 伴随高温热应力→初始间隙消除→膛压下降→ 残余变形→ 退壳。

二、建立物理模型

从药筒设计相关理论可知，药筒分为五个不同区域，从上到下依次为药筒口部、药筒筒体、药筒环焊缝、筒底环及筒底部。采用分区的布局以便于显示与比较不同区域的变形与位移，同时能够更加直观的比较焊缝周围不同区域与身管的接触作用。

三、网格的划分

为得到比较精确的计算结果，采用映射网格对物理模型进行划分。

四、接触的定义

选取可能发生接触的接触对，定义适当的接触类型与接触参数，确保接触对的接触面之间不发生穿透。

五、约束的施加

DYNA程序中约束分为零约束与非零约束，其中只有施加零约束时才能使用Constraint命令，给定的约束值始终为零，而其他值均无效；而非零约束的施加需要将约束值表示为时间的函数时方可实现。根据药筒与炮膛之间的相对位置关系，需对炮膛两端面施加全自由度约束，各对称面施加其法线方向对称约束。

六、动态载荷的施加

LS-DYNA程序中对结构进行动载荷分析时，应表示为时间的函数，所以将药筒内壁施加的载荷处理为平均膛压随时间的变化曲线。选取加载对象建立组元，定义时间及对应载荷的数组，在载荷路径输入相应载荷类型、加载面号、数组名、加载时间及其加载值，从而完成动态载荷的施加过程。通过改变加载面号可以调节载荷作用方向，保证载荷的正确性及有效性。 

七、温度边界条件的施加

对药筒内壁施加热初始条件以及热边界条件，用来模拟内壁温度随时间的变化过程。

八、结果分析

膛内作用过程应力分布