某弹引信体爆破应力分析

白亚琼　师平

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，预测在引信工作载荷下危险区域的裂纹，为进一步研究提供了依据并给设计人员的设计提供一定的指导思路。

关键词：有限元；引信体；爆破应力

前言

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。文章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。

爆竹的火药捻子即是最早的引信。引信的系统结构，包括：发火控制系统、安全系统、传爆序列、和能源装置四个基本部分。按作用原理，分为：触发引信、非触发引信、和时间引信三种类型。文章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

文章以某弹引信体为例，由于炸药在引信体结构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，引信体的材料为45号冷拉圆钢，HRC45-50，泊松比为0.309。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，取二分之一引信体为计算区域，该结构的尺寸为？准18（弹尾）×？准9.4（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，划分后的引信体如图2所示。

在不考虑温度和气候的影响，引信体的载荷是对称的，可以取其结构的二分之一分析，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24Mpa，施加与于引信体结构的内表面上。

2 引信体模型应力分析

通过对图3和图4所示的分析，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3和图4可以看出在引信体颈部与放置击针处之间（图1标注的薄弱区域）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。

根据图4引信体颈部与放置击针处之间（图1标注的薄弱区域）所受到的等效应力最大，其值在157154与.145E+09之间，此处为引信体的应力集中地带。查阅《合金钢手册》得45号钢的强度极限为608MPa，很明显引信体等效应力大于极限应力，因此引信体在爆破应力作用下十分容易发生断裂。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。

3 结束语

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（图1标注的薄弱区域）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。

参考文献

[1]尹柏生.有限元分析系统的发展现状与展望[J].计算机世界，2000（3）：1-2.

[2]董方晴.引信设计原理[M].北京：国防工业出版社，1973，10.

[3]曹万有，张文柱，王道宏.高膛压火炮技术[M]北京：国防工业出版社，1989.

[4]王世军.有限元分析软件ANSYS在结构分析中的应用[M]. 西安：西安理工大学出版社，1999.

[5]R·D·库克.有限元分析的概念和应用[M].北京：清华大学出版社，2004.

作者简介：白亚琼（1983-），女，云南昆明，硕士，助教。研究方向：机械设计及理论。

师平（1982-），男，陕西咸阳，硕士，助教。研究方向：先进制造技术。endprint

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，预测在引信工作载荷下危险区域的裂纹，为进一步研究提供了依据并给设计人员的设计提供一定的指导思路。

关键词：有限元；引信体；爆破应力

前言

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。文章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。

爆竹的火药捻子即是最早的引信。引信的系统结构，包括：发火控制系统、安全系统、传爆序列、和能源装置四个基本部分。按作用原理，分为：触发引信、非触发引信、和时间引信三种类型。文章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

文章以某弹引信体为例，由于炸药在引信体结构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，引信体的材料为45号冷拉圆钢，HRC45-50，泊松比为0.309。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，取二分之一引信体为计算区域，该结构的尺寸为？准18（弹尾）×？准9.4（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，划分后的引信体如图2所示。

在不考虑温度和气候的影响，引信体的载荷是对称的，可以取其结构的二分之一分析，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24Mpa，施加与于引信体结构的内表面上。

2 引信体模型应力分析

通过对图3和图4所示的分析，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3和图4可以看出在引信体颈部与放置击针处之间（图1标注的薄弱区域）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。

根据图4引信体颈部与放置击针处之间（图1标注的薄弱区域）所受到的等效应力最大，其值在157154与.145E+09之间，此处为引信体的应力集中地带。查阅《合金钢手册》得45号钢的强度极限为608MPa，很明显引信体等效应力大于极限应力，因此引信体在爆破应力作用下十分容易发生断裂。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。

3 结束语

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（图1标注的薄弱区域）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。

参考文献

[1]尹柏生.有限元分析系统的发展现状与展望[J].计算机世界，2000（3）：1-2.

[2]董方晴.引信设计原理[M].北京：国防工业出版社，1973，10.

[3]曹万有，张文柱，王道宏.高膛压火炮技术[M]北京：国防工业出版社，1989.

[4]王世军.有限元分析软件ANSYS在结构分析中的应用[M]. 西安：西安理工大学出版社，1999.

[5]R·D·库克.有限元分析的概念和应用[M].北京：清华大学出版社，2004.

作者简介：白亚琼（1983-），女，云南昆明，硕士，助教。研究方向：机械设计及理论。

师平（1982-），男，陕西咸阳，硕士，助教。研究方向：先进制造技术。endprint

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，预测在引信工作载荷下危险区域的裂纹，为进一步研究提供了依据并给设计人员的设计提供一定的指导思路。

关键词：有限元；引信体；爆破应力

前言

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。文章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。

爆竹的火药捻子即是最早的引信。引信的系统结构，包括：发火控制系统、安全系统、传爆序列、和能源装置四个基本部分。按作用原理，分为：触发引信、非触发引信、和时间引信三种类型。文章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

文章以某弹引信体为例，由于炸药在引信体结构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，引信体的材料为45号冷拉圆钢，HRC45-50，泊松比为0.309。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，取二分之一引信体为计算区域，该结构的尺寸为？准18（弹尾）×？准9.4（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，划分后的引信体如图2所示。

在不考虑温度和气候的影响，引信体的载荷是对称的，可以取其结构的二分之一分析，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24Mpa，施加与于引信体结构的内表面上。

2 引信体模型应力分析

通过对图3和图4所示的分析，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3和图4可以看出在引信体颈部与放置击针处之间（图1标注的薄弱区域）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。

根据图4引信体颈部与放置击针处之间（图1标注的薄弱区域）所受到的等效应力最大，其值在157154与.145E+09之间，此处为引信体的应力集中地带。查阅《合金钢手册》得45号钢的强度极限为608MPa，很明显引信体等效应力大于极限应力，因此引信体在爆破应力作用下十分容易发生断裂。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。

3 结束语

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（图1标注的薄弱区域）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。

参考文献

[1]尹柏生.有限元分析系统的发展现状与展望[J].计算机世界，2000（3）：1-2.

[2]董方晴.引信设计原理[M].北京：国防工业出版社，1973，10.

[3]曹万有，张文柱，王道宏.高膛压火炮技术[M]北京：国防工业出版社，1989.

[4]王世军.有限元分析软件ANSYS在结构分析中的应用[M]. 西安：西安理工大学出版社，1999.

[5]R·D·库克.有限元分析的概念和应用[M].北京：清华大学出版社，2004.

作者简介：白亚琼（1983-），女，云南昆明，硕士，助教。研究方向：机械设计及理论。

师平（1982-），男，陕西咸阳，硕士，助教。研究方向：先进制造技术。endprint