郭着雨,林家辉,高利华,李 军,莫宗来

(1.南京理工大学 机械工程学院，江苏 南京 210094;2.中国兵器工业集团 湖北江山重工研究院有限公司，湖北 襄阳 441057)

火箭武器发射时常常伴随着巨大的载荷和加速度,尤其是燃气射流对发射系统的冲击,可能会导致结构部件损坏[1,2]。同时,燃气射流冲击载荷是评估发射系统受冲击程度和分析火箭炮冲击响应的重要指标[3]。实验研究燃气射流对发射系统的冲击作用消耗巨大且易对发射系统造成损伤。因此,燃气射流冲击载荷的理论模拟对于分析发射过程的动态响应是十分必要且有重要意义的[4-7]。

利用自由落体产生的重力势能使刚体发生撞击是研究冲击效应的常见方法[8]。但是,自由落体产生的尖锐冲击力仅持续几ms,而燃气射流会在短时间内对发射装置产生持续的冲击力,先急剧上升而后缓慢下降,此后保持稳定,直至火箭弹彻底远离发射装置[9]。因此,在利用自由落体产生的重力势能来研究燃气射流冲击载荷性能时,有必要引入缓冲机制来改变撞击力的动态特性,使其与燃气射流冲击载荷的变化规律相一致[10]。金属薄壁圆管因其出色的吸能性能和机械性能而被广泛用作缓冲结构[11],其轴向耐撞性强[12],吸能过程可控,易满足设计要求。Alexander[13]提出了薄壁圆管轴向压溃的理论模型,发现在金属薄壁管的轴向压缩过程中形成了多个褶皱。Andrews等[14]研究了各种尺寸金属圆管的变形模式,发现轴对称屈曲模式是理想的吸能变形模式。……