基于ANSYS引信体应力分析

摘 要：以某弹引信体为研究对象，首先在SolidWorks里建立弹引信体的三维实体模型，而后在ANSYS软件里建立有限元模型，再确定载荷及边界条件，对其进行爆破应力分析，预测在工作载荷下危险区域的裂纹，为进一步研究提供了依据。

关键词：有限元 引信体 爆破应力

中图分类号：TJ410.3 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）03（b）-0078-02

由于加工及材料特性等原因，引信体表面及结构内部有可能会出现初始裂纹。本文中根据有限元法和线弹性断裂力学的基本理论，，依据sliodworks和ANSYS软件， 预测在引信体工作载荷下危险区域的裂纹。

本文研究的某引信体为触发式，弹药的部位是在弹身引信。触发引信，碰着物体即起爆。大都由击针、火帽、雷管、传爆药和保险机构等组成。

1 引信体的有限元模型

本文以某弹引信体为例，由于炸药在引信体内爆炸情况十分复杂，必须在实验的情况下对引信体受到的力进行实测找出的受到的峰值压力。但在缺乏相关的条件下，如假设将在炸药爆炸瞬间到击针脱离引信体着一过程中爆炸没有变化，将子弹发射到离开引信体看作匀加速运动。由于为引信体轴对称结构，其中每个截面所受到的爆破应力是相等，故进行有限元计算时，取1/2引信体为计算区域，该结构的尺寸为φ18（弹尾）×φ9.4（弹头）×3.5（厚度）mm，其结构见图1所示。在有限元中采用solid45实体单元，自由网格划分模型。

2 引信体的载荷及边界条件的确定

2.1 定义材料的属性

选择弹性材料。引信体的材料为45号钢冷拉圆钢，HRC45-50。杨氏模量为2E11 泊松比为0.309。

2.2 确定载荷力

由于炸药在引信体内爆炸情况十分复杂，必须在实验的情况下对引信体受到的力进行实测找出的受到的峰值压力。在缺乏相关的条件下，假设将在炸药爆炸瞬间到击针脱离引信体着一过程中爆炸没有变化，因此可以将击针在引信体内的运动看做匀加速运动。

已知击针变形时的压力为160 kg，击针最大速度大约为450 m/s。击针在引信体中运动时受的阻力f等于其变形时受到的压力。击针材料为45号钢，HRC40-45，质量为0.11 g。

击针在引信体中的加速度：a=[（vt）2-（v0）2]/2s=（vt）2/2s=18925000其中初始速度v0 为零；

引信体膛内气体压力为：

F=ma=10500000 N

引信体膛内最大气体压强为：

p=F/S=24 MPa

2.3选取模型

在不考虑温度和气候的影响，引信体的载荷是对称的，可以取其结构的1/2分析，由于要对其进行有限元静态分析，必须限制其自由度，所以引信体所受载荷的工作压力为24 Mpa，施加与于引信体结构的内表面上。

3 引信体模型应力分析

从这些图中可以准确地确定最大应力的值和出现的位置，这些最大值显示于表1。由图2、图3可以看出在引信体颈部区域应力变形最大，但其并不影响击针的正常发射；而引信体前端的变形十分小，此处为引信体的重要部分如果这个部分应力超过许用应力值就会产生断裂，直接影响击针的正常发射。

图2中X方向上引信体颈部的内膛壁受到的应力最大，其值在-0.415E+08与 0.847E+08之间。图3中Y方向上引信体颈部与放置击针处之间受到的应力最大，其值在-0.310E+08与0.860E+08之间。如果引信体在此处发生断裂，Y方向的应力起主要的作用。

4 结论

运用ANSYS对引信体进行爆破应力分析可知引信体颈部与放置击针处之间所受到的等效应力最大，发生断裂处从这里开始。要避免引信体发生断裂就必须减少此处的应力集中情况，可以通过增大引信体壁厚或调整内部结构的圆角大小，可以使引信体受到的爆破应力少一些，但这些措施只是初级阶段，还需进一步的研究。

参考文献

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