发射不同被甲材料弹头各向异性身管膛内应力状态

为研究某小口径步枪发射过程中身管膛内的应力场与温度场,建立弹头膛内运动时期弹头/身管相互作用的精细热力耦合有限元模型,其中考虑了温度对身管与被甲材料力学性能的影响以及枪管钢力学性能的各向异性。仿真获得覆铜钢被甲弹头和铜被甲弹头挤进运动规律与身管膛内应力状态变化。研究结果表明:被甲材料的不同对挤进过程有很大影响,钢被甲弹头挤进阻力大于铜被甲,相应地前者膛内应力也大于后者;身管不同轴向位置处应力分布规律不同,坡膛处内膛应力最大值在阳线导转侧,膛口处内膛应力最大值在阴线上。研究结果为优化弹头/枪管匹配提供了支持。

自润滑弹头壳用钢摩擦行为研究

为减轻身管內膛磨损,提高身管寿命,提出了采用销盘摩擦方式模拟弹头与身管內膛的摩擦行为方法。利用扫描电子显微镜和光学轮廓仪对销盘摩擦表面分别进行表征,研究了常用弹头壳用材和自润滑弹头壳用钢对磨Cr层的摩擦行为,并对自润滑机制进行了探讨。结果表明:弹头壳用钢在低硬度范围内(161～227HV0. 2),随着硬度的增加,室温摩擦系数缓慢降低(约11%),700℃高温时摩擦系数则变化不大,说明通过改变硬度来减小摩擦系数的效果不明显;而在超低碳钢(223HV0. 2)中添加S和Pb,可形成固体润滑剂硫化物和Pb,室温摩擦系数可降低约25%,700℃高温时摩擦系数可降低23%～34%,有效地减轻了Cr层磨损。