Моделирование работы дульного тормоза при выстреле

В работе на примере моделирования работы дульного тормоза при выстреле показана возможность решения за-дач о взаимодействии системы деформируемых тел с потоком газа.

Математическое моделирование выполнено с использованием программы LS-DYNA.

Моделирование работы дульного тормоза при выстреле имеет целью оценку правильности его функционирования, коэффициента эффективности, напряженно-деформированного состояния (НДС) и прочности при выстреле, а также начальных возмущений снаряда в момент окончания периода последействия. Возможна оценка параметров дульной ударной волны.

Задача решается в упрощенной постановке: считается, что опорная поверхность дульного тормоза неподвижна, параметры потока пороховых газов в дульном срезе трубы являются заданными функциями времени.

Также считается, что в начальный момент вре-мени все части системы находятся в ненапряжен-ном состоянии, снаряд имеет заданные начальное положение и скорость.

Рис. 1. Геометрические модели: а - дульного тормоза; б - снаряда

Основой для создания конечно-элементной модели про-цесса явились геометрические модели дульного тормоза и снаряда, которые были созданы в Solid Works.

В результате их доработки в программе CADfix были соз-даны твердотельные модели, которые показаны на рис. 1. Твердотельные модели, записанные в формате IGES, были импортированы в ANSYS, дополнены воздушной областью, и на их основе были созданы сначала конечно-элементные модели дульного тормоза и снаряда (см. рис. 2), затем об-щая конечно-элементная модель процесса.

Конечно-элементная модель была записана в формате LS-DYNA.

При создании конечно-элементной модели было использован 106461 узел, 99351 восьмиузловой объемный элемент и 2025 четырехузловых оболочечных элемента.

Дальнейшее моделирование проводилось в LS-DYNA.

Рис. 2. Конечно-элементные модели: а - дульного тормоза; б - снаряда

Некоторые результаты моделирования работы дульного тормоза при выстреле представлены на рис. 3 ... 5.

На рис. 3 показаны распределения интенсивности напряжений в дульном тормозе в различные моменты времени. Достаточно отчетливо проявляются две характерных особенности изменения НДС - наличие максимума интенсивности напряжений при t ~ 40.0 мкс и более равномерное распределение интенсивности напряжений с течением времени.

Распределения модуля скорости пороховых газов в вертикальном и горизонтальном сечениях расчетной области в различные моменты времени показаны на рис. 4 и 5.

Показанные на рисунках распределения соответствуют общим представлениям о рассматриваемом процессе

Рис. 3. Распределение интенсивности напряжений в дульном тормозе (Мбар):
а – t = 5.0 мкс; б – t = 10.0 мкс; в – t = 20.0 мкс; г – t = 40.0 мкс; д – t = 60.0 мс; е – t = 80.0 мкс

Рис. 4. Распределение модуля скорости пороховых газов в вертикальном сечении расчетной области (см/мкс): а – t = 10.0 мкс; б – t = 20.0 мкс; в – t = 30.0 мкс;г – t = 40.0 мкс; д – t = 60.0 мс; е – t = 80.0 мкс	Рис. 5. Распределение модуля скорости пороховых газов в горизонтальном сечении расчетной области (см/мкс): а – t = 10.0 мкс; б – t = 20.0 мкс; в – t = 30.0 мкс;г – t = 40.0 мкс; д – t = 60.0 мс; е – t = 80.0 мкс