兵工学报 ›› 2024, Vol. 45 ›› Issue (S1): 191-199.doi: 10.12382/bgxb.2024.0500
王卿硕, 郭磊*(), 高洪寅, 何源, 王传婷, 陈鹏翔, 何勇
收稿日期:
2024-06-25
上线日期:
2024-11-06
通讯作者:
基金资助:
WANG Qingshuo, GUO Lei*(), GAO Hongyin, HE Yuan, WANG Chuanting, CHEN Pengxiang, HE Yong
Received:
2024-06-25
Online:
2024-11-06
摘要:
弹体侵彻过程中伴随着振动,降低了毁伤能力。将梯度材料应用于弹体设计并开展减振研究,基于梯度梁轴向振动理论,分析梯度弹体轴向振动频率特性。采用数值模拟的方法得到梯度弹体的轴向振动固有频率并与理论结果对比分析,总结偏差原因。研究梯度弹和均质弹在不同位置的主导振动模态,分析两种弹体的屈曲模态。研究结果表明,梯度弹主要呈现1阶振动模态,模态数量少,其1、2阶共振频率均低于均质弹并且梯度弹和均质弹均发生1阶和2阶的屈曲。研究成果可为解决弹体侵彻过程中振动失稳问题提供思路。
中图分类号:
王卿硕, 郭磊, 高洪寅, 何源, 王传婷, 陈鹏翔, 何勇. 梯度弹体结构轴向振动仿真研究[J]. 兵工学报, 2024, 45(S1): 191-199.
WANG Qingshuo, GUO Lei, GAO Hongyin, HE Yuan, WANG Chuanting, CHEN Pengxiang, HE Yong. Simulation Study of Axial Vibration of Graded Projectile Structure[J]. Acta Armamentarii, 2024, 45(S1): 191-199.
CRH | 长径比 | 长度/mm | 直径/mm |
---|---|---|---|
3 | 8 | 96 | 12 |
表1 弹体的结构参数
Table 1 Structural parameters of projectile
CRH | 长径比 | 长度/mm | 直径/mm |
---|---|---|---|
3 | 8 | 96 | 12 |
弹体类型 | E1/GPa | E2/GPa | E3/GPa | E4/GPa |
---|---|---|---|---|
梯度弹 | 240 | 230 | 220 | 210 |
均质弹 | 210 | 210 | 210 | 210 |
表2 梯度和均质弹体参数设置
Table 2 Parameter setting of graded and homogeneous projectiles
弹体类型 | E1/GPa | E2/GPa | E3/GPa | E4/GPa |
---|---|---|---|---|
梯度弹 | 240 | 230 | 220 | 210 |
均质弹 | 210 | 210 | 210 | 210 |
ρ/ (kg·m-3) | G/GPa | A | B | C | N | fc/ MPa |
---|---|---|---|---|---|---|
2 400 | 14.86 | 0.79 | 1.6 | 0.007 | 0.61 | 60 |
T/MPa | D1 | D2 | pcrush/GPa | μcrush | plock/GPa | μlock |
4 | 0.04 | 1 | 0.016 | 0.001 | 0.8 | 0.1 |
表3 混凝土材料H-J-C本构模型参数[19]
Table 3 Parameters of H-J-C constitutive model for concrete materials[19]
ρ/ (kg·m-3) | G/GPa | A | B | C | N | fc/ MPa |
---|---|---|---|---|---|---|
2 400 | 14.86 | 0.79 | 1.6 | 0.007 | 0.61 | 60 |
T/MPa | D1 | D2 | pcrush/GPa | μcrush | plock/GPa | μlock |
4 | 0.04 | 1 | 0.016 | 0.001 | 0.8 | 0.1 |
阶数 | 理论值/kHz | 谐响应分析/kHz | 偏差/% |
---|---|---|---|
1 | 14.1 | 15.1 | 7.1 |
2 | 42.2 | 45.1 | 6.9 |
表4 均质弹理论模型与谐响应分析结果对比
Table 4 Comparison of the theoretical values and analyzed results of harmonic response of graded projectile
阶数 | 理论值/kHz | 谐响应分析/kHz | 偏差/% |
---|---|---|---|
1 | 14.1 | 15.1 | 7.1 |
2 | 42.2 | 45.1 | 6.9 |
阶数 | 理论值/kHz | 谐响应分析/kHz | 偏差/% |
---|---|---|---|
1 | 13.4 | 14.4 | 7.4 |
2 | 41.4 | 44.3 | 7.0 |
表5 梯度弹理论模型与谐响应分析结果对比
Table 5 Comparison between the theoretical model of gradient elasticity and the results of harmonic response analysis
阶数 | 理论值/kHz | 谐响应分析/kHz | 偏差/% |
---|---|---|---|
1 | 13.4 | 14.4 | 7.4 |
2 | 41.4 | 44.3 | 7.0 |
模态 阶数 | 屈曲临界 载荷/kN | 模态 阶数 | 屈曲临界 载荷/kN | 模态 阶数 | 屈曲临界 载荷/kN |
---|---|---|---|---|---|
1 | 77.64 | 6 | 1 710.10 | 11 | 5 599.10 |
2 | 77.64 | 7 | 2 996.90 | 12 | 5 599.10 |
3 | 668.55 | 8 | 2 996.90 | 13 | 6 727.20 |
4 | 668.55 | 9 | 4 338.10 | 14 | 6 727.20 |
5 | 1 710.10 | 10 | 4 338.10 | 15 | 7 748.00 |
表6 均质弹前15阶屈曲临界载荷
Table 6 The first 15-order buckling critical loads of homogeneous projectile
模态 阶数 | 屈曲临界 载荷/kN | 模态 阶数 | 屈曲临界 载荷/kN | 模态 阶数 | 屈曲临界 载荷/kN |
---|---|---|---|---|---|
1 | 77.64 | 6 | 1 710.10 | 11 | 5 599.10 |
2 | 77.64 | 7 | 2 996.90 | 12 | 5 599.10 |
3 | 668.55 | 8 | 2 996.90 | 13 | 6 727.20 |
4 | 668.55 | 9 | 4 338.10 | 14 | 6 727.20 |
5 | 1 710.10 | 10 | 4 338.10 | 15 | 7 748.00 |
模态 阶数 | 屈曲临界 载荷/kN | 模态 阶数 | 屈曲临界 载荷/kN | 模态 阶数 | 屈曲临界 载荷/kN |
---|---|---|---|---|---|
1 | 68.28 | 6 | 1 557.30 | 11 | 5 133.80 |
2 | 68.28 | 7 | 2 723.60 | 12 | 5 133.80 |
3 | 607.35 | 8 | 2 723.60 | 13 | 6 185.50 |
4 | 607.35 | 9 | 3 963.70 | 14 | 6 185.50 |
5 | 1 557.30 | 10 | 3 963.70 | 15 | 7 115.30 |
表7 梯度弹前15阶屈曲临界载荷
Table 7 The first 15-order buckling critical loads of graded projectile
模态 阶数 | 屈曲临界 载荷/kN | 模态 阶数 | 屈曲临界 载荷/kN | 模态 阶数 | 屈曲临界 载荷/kN |
---|---|---|---|---|---|
1 | 68.28 | 6 | 1 557.30 | 11 | 5 133.80 |
2 | 68.28 | 7 | 2 723.60 | 12 | 5 133.80 |
3 | 607.35 | 8 | 2 723.60 | 13 | 6 185.50 |
4 | 607.35 | 9 | 3 963.70 | 14 | 6 185.50 |
5 | 1 557.30 | 10 | 3 963.70 | 15 | 7 115.30 |
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