火炮身管坡膛烧蚀行为跨尺度计算方法

摘要

火药燃气中高温高速的气固两相射流直接烧蚀破坏身管坡膛表面结构。预测身管坡膛在高温气固两相射流高速冲击下的烧蚀行为对于评估火炮身管使用寿命至关重要。因此，提出了一种跨尺度烧蚀行为计算方法。首先，宏观尺度上采用两相流内弹道求解流经坡膛的固相颗粒质量和速度；采用傅立叶传热求解坡膛位置温度分布。其次，介观尺度上基于能量法对冲击过程进行速度分解与合并，获得分子动力学动量镜的速度输入。接着，微观尺度上对分子动力学模型进行位错分析，获得模型内部和边界的位错特征。将获得的位错特征代入晶体塑性本构，实现微观尺度到介观尺度的扩张。采用混沌多项式构造晶体塑性损伤代理模型，结合固相颗粒撞点概率分布实现介观尺度到宏观尺度的跨越。最后，开展100发弹丸的射击实验，验证了跨尺度烧蚀行为计算方法的可靠性。

关键词

火炮身管 / 冲击动力学 / 分子动力学 / 烧蚀损伤 / 跨尺度