某彈引信體爆破應力分析

白亞瓊　師平

摘 要：以某彈引信體為研究對象，首先在SolidWorks里建立彈引信體的三維實體模型，而后在ANSYS軟件里建立有限元模型，再確定載荷及邊界條件，對其進行爆破應力分析，預測在引信工作載荷下危險區域的裂紋，為進一步研究提供了依據并給設計人員的設計提供一定的指導思路。

關鍵詞：有限元；引信體；爆破應力

前言

由于加工及材料特性等原因，引信體表面及結構內部有可能會出現初始裂紋。文章中根據有限元法和線彈性斷裂力學的基本理論，依據sliodworks和ANSYS軟件， 預測在引信體工作載荷下危險區域的裂紋。

爆竹的火藥捻子即是最早的引信。引信的系統結構，包括：發火控制系統、安全系統、傳爆序列、和能源裝置四個基本部分。按作用原理，分為：觸發引信、非觸發引信、和時間引信三種類型。文章研究的某引信體為觸發式，彈藥的部位是在彈身引信。觸發引信，碰著物體即起爆。大都由擊針、火帽、雷管、傳爆藥和保險機構等組成。

1 引信體的有限元模型

文章以某彈引信體為例，由于炸藥在引信體結構內爆炸情況十分復雜，必須在實驗的情況下對引信體受到的力進行實測找出的受到的峰值壓力。但在缺乏相關的條件下，如假設將在炸藥爆炸瞬間到擊針脫離引信體著一過程中爆炸沒有變化，將子彈發射到離開引信體看作勻加速運動，引信體的材料為45號冷拉圓鋼，HRC45-50，泊松比為0.309。由于為引信體軸對稱結構，其中每個截面所受到的爆破應力是相等，故進行有限元計算時，取二分之一引信體為計算區域，該結構的尺寸為？準18（彈尾）×？準9.4（彈頭）×3.5（厚度）mm，其結構見圖1所示。在有限元中采用solid45實體單元，自由網格劃分模型，劃分后的引信體如圖2所示。

在不考慮溫度和氣候的影響，引信體的載荷是對稱的，可以取其結構的二分之一分析，由于要對其進行有限元靜態分析，必須限制其自由度，所以引信體所受載荷的工作壓力為24Mpa，施加與于引信體結構的內表面上。

2 引信體模型應力分析

通過對圖3和圖4所示的分析，從這些圖中可以準確地確定最大應力的值和出現的位置，這些最大值顯示于表1。由圖3和圖4可以看出在引信體頸部與放置擊針處之間（圖1標注的薄弱區域）應力變形最大，但其并不影響擊針的正常發射；而引信體前端的變形十分小，此處為引信體的重要部分如果這個部分應力超過許用應力值就會產生斷裂，直接影響擊針的正常發射。

根據圖4引信體頸部與放置擊針處之間（圖1標注的薄弱區域）所受到的等效應力最大，其值在157154與.145E+09之間，此處為引信體的應力集中地帶。查閱《合金鋼手冊》得45號鋼的強度極限為608MPa，很明顯引信體等效應力大于極限應力，因此引信體在爆破應力作用下十分容易發生斷裂。要避免引信體發生斷裂就必須減少此處的應力集中情況，可以通過增大引信體壁厚或調整內部結構的圓角大小，可以使引信體受到的爆破應力少一些，但這些措施只是初級階段，還需進一步的研究。

3 結束語

運用ANSYS對引信體進行爆破應力分析可知引信體頸部與放置擊針處之間（圖1標注的薄弱區域）所受到的等效應力最大，發生斷裂處從這里開始，要避免引信體發生斷裂就必須減少此處的應力集中情況，可以通過增大引信體壁厚或調整內部結構的圓角大小。

參考文獻

[1]尹柏生.有限元分析系統的發展現狀與展望[J].計算機世界，2000（3）：1-2.

[2]董方晴.引信設計原理[M].北京：國防工業出版社，1973，10.

[3]曹萬有，張文柱，王道宏.高膛壓火炮技術[M]北京：國防工業出版社，1989.

[4]王世軍.有限元分析軟件ANSYS在結構分析中的應用[M]. 西安：西安理工大學出版社，1999.

[5]R·D·庫克.有限元分析的概念和應用[M].北京：清華大學出版社，2004.

作者簡介：白亞瓊（1983-），女，云南昆明，碩士，助教。研究方向：機械設計及理論。

師平（1982-），男，陜西咸陽，碩士，助教。研究方向：先進制造技術。endprint

摘 要：以某彈引信體為研究對象，首先在SolidWorks里建立彈引信體的三維實體模型，而后在ANSYS軟件里建立有限元模型，再確定載荷及邊界條件，對其進行爆破應力分析，預測在引信工作載荷下危險區域的裂紋，為進一步研究提供了依據并給設計人員的設計提供一定的指導思路。

關鍵詞：有限元；引信體；爆破應力

前言

由于加工及材料特性等原因，引信體表面及結構內部有可能會出現初始裂紋。文章中根據有限元法和線彈性斷裂力學的基本理論，依據sliodworks和ANSYS軟件， 預測在引信體工作載荷下危險區域的裂紋。

爆竹的火藥捻子即是最早的引信。引信的系統結構，包括：發火控制系統、安全系統、傳爆序列、和能源裝置四個基本部分。按作用原理，分為：觸發引信、非觸發引信、和時間引信三種類型。文章研究的某引信體為觸發式，彈藥的部位是在彈身引信。觸發引信，碰著物體即起爆。大都由擊針、火帽、雷管、傳爆藥和保險機構等組成。

1 引信體的有限元模型

文章以某彈引信體為例，由于炸藥在引信體結構內爆炸情況十分復雜，必須在實驗的情況下對引信體受到的力進行實測找出的受到的峰值壓力。但在缺乏相關的條件下，如假設將在炸藥爆炸瞬間到擊針脫離引信體著一過程中爆炸沒有變化，將子彈發射到離開引信體看作勻加速運動，引信體的材料為45號冷拉圓鋼，HRC45-50，泊松比為0.309。由于為引信體軸對稱結構，其中每個截面所受到的爆破應力是相等，故進行有限元計算時，取二分之一引信體為計算區域，該結構的尺寸為？準18（彈尾）×？準9.4（彈頭）×3.5（厚度）mm，其結構見圖1所示。在有限元中采用solid45實體單元，自由網格劃分模型，劃分后的引信體如圖2所示。

在不考慮溫度和氣候的影響，引信體的載荷是對稱的，可以取其結構的二分之一分析，由于要對其進行有限元靜態分析，必須限制其自由度，所以引信體所受載荷的工作壓力為24Mpa，施加與于引信體結構的內表面上。

2 引信體模型應力分析

通過對圖3和圖4所示的分析，從這些圖中可以準確地確定最大應力的值和出現的位置，這些最大值顯示于表1。由圖3和圖4可以看出在引信體頸部與放置擊針處之間（圖1標注的薄弱區域）應力變形最大，但其并不影響擊針的正常發射；而引信體前端的變形十分小，此處為引信體的重要部分如果這個部分應力超過許用應力值就會產生斷裂，直接影響擊針的正常發射。

根據圖4引信體頸部與放置擊針處之間（圖1標注的薄弱區域）所受到的等效應力最大，其值在157154與.145E+09之間，此處為引信體的應力集中地帶。查閱《合金鋼手冊》得45號鋼的強度極限為608MPa，很明顯引信體等效應力大于極限應力，因此引信體在爆破應力作用下十分容易發生斷裂。要避免引信體發生斷裂就必須減少此處的應力集中情況，可以通過增大引信體壁厚或調整內部結構的圓角大小，可以使引信體受到的爆破應力少一些，但這些措施只是初級階段，還需進一步的研究。

3 結束語

運用ANSYS對引信體進行爆破應力分析可知引信體頸部與放置擊針處之間（圖1標注的薄弱區域）所受到的等效應力最大，發生斷裂處從這里開始，要避免引信體發生斷裂就必須減少此處的應力集中情況，可以通過增大引信體壁厚或調整內部結構的圓角大小。

參考文獻

[1]尹柏生.有限元分析系統的發展現狀與展望[J].計算機世界，2000（3）：1-2.

[2]董方晴.引信設計原理[M].北京：國防工業出版社，1973，10.

[3]曹萬有，張文柱，王道宏.高膛壓火炮技術[M]北京：國防工業出版社，1989.

[4]王世軍.有限元分析軟件ANSYS在結構分析中的應用[M]. 西安：西安理工大學出版社，1999.

[5]R·D·庫克.有限元分析的概念和應用[M].北京：清華大學出版社，2004.

作者簡介：白亞瓊（1983-），女，云南昆明，碩士，助教。研究方向：機械設計及理論。

師平（1982-），男，陜西咸陽，碩士，助教。研究方向：先進制造技術。endprint

摘 要：以某彈引信體為研究對象，首先在SolidWorks里建立彈引信體的三維實體模型，而后在ANSYS軟件里建立有限元模型，再確定載荷及邊界條件，對其進行爆破應力分析，預測在引信工作載荷下危險區域的裂紋，為進一步研究提供了依據并給設計人員的設計提供一定的指導思路。

關鍵詞：有限元；引信體；爆破應力

前言

由于加工及材料特性等原因，引信體表面及結構內部有可能會出現初始裂紋。文章中根據有限元法和線彈性斷裂力學的基本理論，依據sliodworks和ANSYS軟件， 預測在引信體工作載荷下危險區域的裂紋。

爆竹的火藥捻子即是最早的引信。引信的系統結構，包括：發火控制系統、安全系統、傳爆序列、和能源裝置四個基本部分。按作用原理，分為：觸發引信、非觸發引信、和時間引信三種類型。文章研究的某引信體為觸發式，彈藥的部位是在彈身引信。觸發引信，碰著物體即起爆。大都由擊針、火帽、雷管、傳爆藥和保險機構等組成。

1 引信體的有限元模型

文章以某彈引信體為例，由于炸藥在引信體結構內爆炸情況十分復雜，必須在實驗的情況下對引信體受到的力進行實測找出的受到的峰值壓力。但在缺乏相關的條件下，如假設將在炸藥爆炸瞬間到擊針脫離引信體著一過程中爆炸沒有變化，將子彈發射到離開引信體看作勻加速運動，引信體的材料為45號冷拉圓鋼，HRC45-50，泊松比為0.309。由于為引信體軸對稱結構，其中每個截面所受到的爆破應力是相等，故進行有限元計算時，取二分之一引信體為計算區域，該結構的尺寸為？準18（彈尾）×？準9.4（彈頭）×3.5（厚度）mm，其結構見圖1所示。在有限元中采用solid45實體單元，自由網格劃分模型，劃分后的引信體如圖2所示。

在不考慮溫度和氣候的影響，引信體的載荷是對稱的，可以取其結構的二分之一分析，由于要對其進行有限元靜態分析，必須限制其自由度，所以引信體所受載荷的工作壓力為24Mpa，施加與于引信體結構的內表面上。

2 引信體模型應力分析

通過對圖3和圖4所示的分析，從這些圖中可以準確地確定最大應力的值和出現的位置，這些最大值顯示于表1。由圖3和圖4可以看出在引信體頸部與放置擊針處之間（圖1標注的薄弱區域）應力變形最大，但其并不影響擊針的正常發射；而引信體前端的變形十分小，此處為引信體的重要部分如果這個部分應力超過許用應力值就會產生斷裂，直接影響擊針的正常發射。

根據圖4引信體頸部與放置擊針處之間（圖1標注的薄弱區域）所受到的等效應力最大，其值在157154與.145E+09之間，此處為引信體的應力集中地帶。查閱《合金鋼手冊》得45號鋼的強度極限為608MPa，很明顯引信體等效應力大于極限應力，因此引信體在爆破應力作用下十分容易發生斷裂。要避免引信體發生斷裂就必須減少此處的應力集中情況，可以通過增大引信體壁厚或調整內部結構的圓角大小，可以使引信體受到的爆破應力少一些，但這些措施只是初級階段，還需進一步的研究。

3 結束語

運用ANSYS對引信體進行爆破應力分析可知引信體頸部與放置擊針處之間（圖1標注的薄弱區域）所受到的等效應力最大，發生斷裂處從這里開始，要避免引信體發生斷裂就必須減少此處的應力集中情況，可以通過增大引信體壁厚或調整內部結構的圓角大小。

參考文獻

[1]尹柏生.有限元分析系統的發展現狀與展望[J].計算機世界，2000（3）：1-2.

[2]董方晴.引信設計原理[M].北京：國防工業出版社，1973，10.

[3]曹萬有，張文柱，王道宏.高膛壓火炮技術[M]北京：國防工業出版社，1989.

[4]王世軍.有限元分析軟件ANSYS在結構分析中的應用[M]. 西安：西安理工大學出版社，1999.

[5]R·D·庫克.有限元分析的概念和應用[M].北京：清華大學出版社，2004.

作者簡介：白亞瓊（1983-），女，云南昆明，碩士，助教。研究方向：機械設計及理論。

師平（1982-），男，陜西咸陽，碩士，助教。研究方向：先進制造技術。endprint