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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:吳國慶
研究生(外文):Kuo-Qing Wu
論文名稱:四0槍榴彈不同材料彈殼藥筒之有限元素分析
論文名稱(外文):Finite Element Analysis of 40mm Grenade Cartridge Case for Different Material
指導教授:潘文峰
指導教授(外文):Wen-Fu Pan
學位類別:碩士
校院名稱:國立成功大學
系所名稱:工程科學系碩博士班
學門:工程學門
學類:綜合工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2002
畢業學年度:90
語文別:中文
論文頁數:80
中文關鍵詞:有限元素四0槍榴彈
外文關鍵詞:fem
相關次數:
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本研究是以四0公厘槍榴彈為研究對象,以退殼時藥筒與槍膛間隙、藥筒結構強度、尺寸限制因素等為限制條件,使用銅殼與鋁殼藥筒作比較,應用最佳化設計方法,進行藥筒內部在爆炸力破壞下的應力分析。應用非線性有限元素法及CAD/CAM方法,利用ANSYS有限元素分析軟體,按位移、應變、應力的分佈,就藥筒與槍膛在整個射擊過程,進行藥筒於擊發狀態下的變形模擬,藥筒彈性回復與變形情形的研究,以期能適切的建立完整的藥筒在槍膛中自擊發至退殼的分析模式。針對四0公厘槍榴彈彈筒在擊發狀態下變形行為的有限元素模型建立,比較藥筒材料為Al6066-T6與三七黃銅的初步分析結果,力學物理現象解析。研究結果顯示,最大應力發生在離開與藥室接觸面的藥筒筒體跟藥筒底緣間,最大變形量發生在藥筒筒體與藥室接觸的中間部份,另外在相同的壓力負荷下,鋁製彈殼的藥筒所產生的應力較銅殼藥筒小。其塑性區傳播情形,塑性區首先發生在藥筒筒底,此處受壓後變形量也最大,隨後塑性區再漸漸向藥筒筒體發展。
目錄
摘要  I
誌謝  II
目錄  IV
表目錄  VII
圖目錄  VIII
第一章 緒論  1
1-1、前言  1
1-2、各類彈種用途及介紹  1
1-3、藥筒的用途與特性  5
1-4、研究方向 5
1-5、研究方法與目標 6

第二章 有限元素分析簡介與理論基礎 10
2-1、有限元素分析簡介 10
2-2、理論基礎  15
2-2-1、結構基礎理論  15
2-2-2、結構矩陣的推導  19
2-2-3、結構應力應變計算  24
2-3、非線性基礎理論  27
2-3-1、幾何非線性  27
2-3-2、應力硬化  28
2-3-3、材料非線性 31
第三章 模型假設與分析流程  43
3-1、四0公厘槍榴彈簡介  43
3-2、藥筒彈塑性變形有限元素分析模型 43
3-2-1、元素  43
3-2-2、材料  44
3-2-3、邊界條件  45
3-2-4、壓力負荷 46
第四章 結果與討論  51
4-1、藥筒於擊發狀態下之受力變形模擬結果  51
4-2、結構分析  53
4-2-1、藥筒等效應力分佈情形 53
4-2-2、藥筒等效應變分佈情形 53
4-2-3、塑性區傳播 54
第五章 結論  64
5-1、結論  64
5-2、未來研究方向 65
參考文獻   66
自述
1.“兵器機構原理-步機槍篇”,中正理工學院兵器系統中心,pp.40,1990。

2.“Note on the Design of Solid Drawn Q.F. Cartridge Case”, Technical Report No.R5053-48, Armanents Design Department, Ministry of Supply, Ford Halsterd, Kent, December, 1946.

3.“Cartridge Case and Chamber Design”, Report No.307 part III Franklin Institute.

4.賴育良、林啟豪、謝忠祐,“ANSYS電腦輔助工程分析”,儒林圖書有限公司,1997年初版。

5.Norman E. Dowling, Mechanical Behavior of Materials. Prentice-Hall, Inc. Englewood Clitffs, NJ, 1993.

6.ANSYS Menu, Structural Nonlinearities User’s Guide. Reversion 5.5, 1998.

7.ANSYS Menu, Structural Analysis User’s Guide. Reversion 5.3, 1997.

8.Irving H. Shames and Francis A. Cozzarelli, Elastic and Inelastic Stress Analysis. Prentice-Hall, Inc. Englewood Clitffs, NJ, 1992.

9.Norman E. Dowling, “Mechanical Behavior of Materials”, Engineering Methods for Deformation, Fracture, and Fatigue, Second Edition, 1999.

10.“藥筒設計與全彈合成”,聯勤202廠。

11.T. Y. Yang, “Finite Element Structural Analysis”, 1986.

12.Howard E. Boyer and Timothy L. Gall, “Metals Handbook Desk Edition”, pp.71, 1985.

13.John E. Hatch, “Aluminum Properties and Physical Metallurgy”, pp.364, 1984.

14.Howard E. Boyer and Timothy L. Gall, “Metals Handbook Desk Edition”, pp.41, 1985.

15.賀俊等,“機械設計”,中正理工學院機械工程學系,pp.191,1978。

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17.Carroll, C.W., “The Created Response Surface Technique for Optimizing Nonlinear Restrained Systems”, Operations Research, Vol. 9, pp.169-184, 1961.

18.Leonard M. Gold, “Cartridge Case-Chamber Interaction During Firing”, NTIS-AD-778118, 1973.

19.N. D. Olver, “Stress Analysis of 7.62mm Cartridge Case”’ NTIS-AD-A125303, 1982.

20.Michael Giltrude and Linda Havron, “Finite Element Analysis of 30mm Cartridge Case”, NTIS-AD-A214396, 1989.

21.王增榮,“小口徑銅殼於擊發時之應力分析”,碩士論文,1992。

22.小栗富士雄、小栗達男“標準機械設計圖表便覽”改新增補2版,基隆書局,1986。
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