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某航炮上的關(guān)鍵零件反跳鎖，經(jīng)常在規(guī)定壽命前出現(xiàn)裂紋。過去，空軍機務(wù)人員只是憑經(jīng)驗更換新的反跳鎖。為了給空軍機務(wù)人員提供理論依據(jù)，本研究應(yīng)用斷裂力學理論對反跳鎖進行了斷裂強度分析。反跳鎖在航炮射擊中受到高速撞擊載荷作用，本研究將此問題簡化為動態(tài)斷裂力學模型，將D.Nardini和C.A.Brebbia提出的一種新的動態(tài)邊界積分方程解法，應(yīng)用于動態(tài)斷裂力學數(shù)值計算，得到較好結(jié)果。
先在線切割機上將試件制出切口，然后再在高頻疲勞實驗機上預(yù)制疲勞裂紋，預(yù)制情況如表所示預(yù)裂好的試件裝守實驗機支座上，側(cè)整有關(guān)儀器，進行示波沖擊實驗，拍攝曲線，計算公式為先介紹反跳鎖的工作原理。當傳動框接近場前位時，傳動框前端的特形凸部撞擊反跳鎖凹部的拱面，使發(fā)跳鎖繞本身的縱軸旋轉(zhuǎn)從而消耗傳動框部夯前沖的能量。反跳鎖旋轉(zhuǎn)完畢，凹部便鎖住傳動框的特形凸部防正傳動框反跳。傳動框與反跳鎖高速撞擊使反跳鎖沿凹部拐角處出現(xiàn)了與軸向成一定角度的裂紋。一般在眼見裂紋長≥5mm，磁探裂紋長≥10m時，即更換新零件。本節(jié)依據(jù)斷裂力學理論對裂紋長度作一估算。
本研究的斷裂問題有可能用三種模型解決，即疲勞斷裂，動態(tài)斷裂起始，動態(tài)斷裂傳播。但從一些反跳鎖斷口顯微觀察中，發(fā)現(xiàn)無明顯疲勞特征，而反跳鎖受高速撞擊載荷作用，一般應(yīng)簡化為動態(tài)斷裂起始模型。當然，反跳鎖受損是若干次撞擊使裂紋逐漸擴展到臨界裂紋造成的。而我們不妨將問題簡化為含有臨界裂紋長穩(wěn)定裂紋的反跳鎖，受撞擊載荷一次性破壞。以后，作者也將應(yīng)用其它模型研究本文問題以進行對比。由于目前只研究二維動態(tài)斷裂問題，因此將問題作如下簡化，(1)將圓柱殼體展開成二維平板，計算Kr(t)和K(f)，(z)用曲率修正系數(shù)M，與K相乘，得到圓柱殼體的K值，反跳鎖展成平板形狀如圖所示，由于對稱性只取一半研究。實際測f表明，反跳鎖受到的軸向撞擊力為產(chǎn)生斷裂的主要因素。由航炮動力學原理，分階段編制計算機程序可得傳動框與反跳鎖撞擊時的參數(shù)：撞擊時的速度VE=5m/s，撞擊完的速度4.37m/s，撞擊時間d=0.05。
從表中可以看出a在20~25mm范圍內(nèi)，G接近相等。據(jù)此長度范圍，建議：眼見裂紋長度限可提高到10mm左右，磁探裂紋長度限可提高到24mm左右。從一些實際反跳鎖零件來看，許多已經(jīng)到30m。裂紋長度還在使用，并無危險。
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