ABAQUS大口径火炮弹带动态挤进压力的数值模拟研究(3)
有限元法的出现和发展也少不了中国学者所做的贡献，1965年时著名学者冯康在文章中称其是基于变分原理的差分格式。1971年卞学璜提出观点，认为有限元法和有限差分法的方程组在一些边值问题上是类似的，有限元法适应性广泛，与差分法比较可以发现其在处理非均质或不规则区域的问题时更加便利。在解决实际问题是，物理离散化、单元特性分析、单元组集和求解未知节点位移是有限元法分析计算的基本思路[7]。在离散化时，需要保证划分出的网格质量足够高，这样才能更精确的模拟连续区域，从而保证达到预期的模拟结果。
现阶段，有限元法在工程领域的使用变得越来越普遍，其作为一种可以近似求解工程问题的数值方法，具有以下的特点：
1)概念简单易懂,方便工程人员掌握和使用。
2)作为一种结构分析方法, 有限元法可以求解任何复杂的几何外形、载荷以及约束条件下的问题。
3)满足工程精度。虽然有限元法采用的是近似计算,但在网格质量足够高的条件下，计算结果的精度是相当高的,可以应用于工程问题中。
4）有限元中的基本公式多采用矩阵形式表达，在计算机运行方便迅速。
目前，有限元法已被普遍应用于多个行业中，各种侧重于求解各类实际问题的有限元计算软件大量涌现。现如今，有限元法技术已趋于完善，难以出现跳跃性的飞跃发展。今后，可以在完善使用方法以及进一步拓展使用范围等方面多做研究。
1.3 弹丸挤进的研究现状
到目前为止，中外弹道学文献中暂时还未出现有关挤进过程的整套理论体系，大多数人对于挤进压力的物理意义还未达成共识，而挤进压力的计算方法也还不能让人满意[8-9]。对于其本人定义的挤进压力这一概念,沙尔波尼耶给出了几种测定其值的实验方法[2]:
①静态方法,利用挤压机使弹带抵在膛线初始部，从而测得使弹丸运动所施加的最小的力的大小。
②射击方法,通过控制射击时的装药量,探寻弹丸射出火炮的临界压力值。
③铜柱压缩量曲线法,通过测得火药气体压力与时间的关系曲线,对应火药气体压力快速增长点与弹丸初始运动的瞬间，从而从曲线图中得到初始嵌入阻力。
此外,在内弹道学研究中,目前普遍运用的方法还有试验估算法。但是以上所有方法,采用的都是估算法,这导致测定结果不够准确。换言之，研究者暂时对挤进压力的物理性质还没有形成一致的意见,也没有可靠的方法来计算它，对此的研究还需要得到更多的关注和努力。
张树霞[10]利用有限元分析软件模拟弹带的挤进过程，通过建模、加载、求解等步骤得到不同时期的弹带挤进压力值及其动态变化过程。孙河洋[11]通过对某型火炮弹带挤进过程进行模拟研究，分析了挤进过程中弹丸受力与其加速度的变化规律、弹带与膛线的应力状态及其变化规律；孙河洋、马吉胜等[12]运用显式非线性有限元算法模拟了不同坡膛结构下的弹带挤进过程，分析了不同坡膛结构下挤进阻力的变化情况。樊黎霞、何湘玥[13]通过弹带挤进枪管的有限元模型的建立，演示了弹丸上膛线压痕的形成过程、弹带材料的流动情况以及挤进结束后弹丸的残余应力状况。许邵杰、陈雄、封晓兵[14]利用UG 和ABAQUS对弹带挤进过程进行了仿真模拟计算，通过对仿真模拟结果的分析研究，得到了弹带的变形情况以及受力的变化规律。
1.4 本课题研究的主要内容
本课题将采用有限元法建立弹丸身管的挤进过程有限元模型，通过仿真计算，得到弹丸挤进规律及动态挤进压力。在研究过程中首先要对弹带挤进膛线过程进行描述和分析，然后进行弹丸和身管的精细有限元建模以及弹丸挤进系统的有限元建模等工作，最后进行动态挤进压力仿真计算及结果分析，得到弹丸挤进规律及动态挤进压力，另外，本文还将研究不同摩擦系数下的挤进过程的变化情况。