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2.弹丸发射安全性分析
弹丸在发射时的安全性，指各零件在膛内运动中都能保证足够的强度，不发生超过允许的变形，炸药、火工品等零件不会引起自燃、爆轰等现象，使弹丸在发射时处于安全状态。因此在分析弹丸发射安全性就是在满足弹丸在膛内运动中的强度使弹丸能在膛内各种载荷所产生的变形与应变条件下可以满足弹丸所需的强度。
2.1发射时所受的载荷
弹丸在膛内运动时，受各种载荷的作用。由于这些载荷的作用，弹丸各零件都会发生不同程度的变形，当此变形超过一定允许程度，就可能影响弹丸沿炮膛的正确地运动，严重时会发使弹丸在膛内受阻，或弹丸零件发生破裂，或炸药被引爆等而发生炸膛事故。如果发生这些情况，将认为弹丸发射时不安全。这是弹丸设计中所不允许的。
弹丸及其零件发射时在膛内所受到的载荷主要有：
1． 火药气体压力：是指炮弹发射中，发射药被点燃后，形成大量高压气体。在炮膛内形成的气体压力，称为“膛压”。
2．惯性力：弹丸在膛内作加速运动时，整个弹丸各零件上均作用有直线惯性力；旋转弹丸还产生径向惯性力与切向惯性力。轴向惯性力和切向惯性力与膛压成正比，在发射过程中其变化规律与膛压曲线相似；径向惯性力则与弹丸速度的平方成正比，故其变化规律与速度曲线的变化趋势有关，所以轴向惯性力和切向惯性力的最大值在最大膛压处，而径向惯性力得最大值在炮口处。
3． 装填物压力：发射时，装填物本身也产生惯性力，其中轴向惯性力使装填物下沉，因而产生轴向压缩径向膨胀的趋势；径向惯性力则直接使装填物产生径向膨胀，这两种作用均使装填物对弹壳产生压力。
4． 弹带压力：弹丸入膛过程中，弹带嵌入膛线，弹带赋于炮膛一个作用力；反之炮膛壁对弹带也有一个反作用力，均称为弹带压力。此压力使炮膛发生径向膨胀，并使弹带、弹体产生径向压缩，所以此力是炮管、弹丸设计中需要考虑的一个重要因素。
5．不均衡力：旋转式弹丸在膛内运动时，如果处于理想状态下，弹丸与膛壁之间除弹带压力外将不再有其他作用力。但实际上，由于有不均衡因素的影响，
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弹丸与膛壁之间相互还有作用力的存在。
6．导转侧力：炮膛膛线的侧表面称为导转侧面。发射时，弹丸嵌入膛线。由于膛线有缠度，导转侧表面对弹带凸起部产生压力，此力称为导转侧力。
7．摩擦力：弹丸在膛内运动时所受的摩擦阻力分为两部分，一部分是弹带嵌入膛线后，在导转侧面上和外圆柱面都与炮膛紧密接触从而产生摩擦力，第二部分是由于不均衡力使弹丸上定心部与弹带偏向一方，在某些位置上引起摩擦力。
弹体在发射时的应力分析，是基于材料力学的应力应变分析方法。由于弹结构和载荷条件的特殊性，将其假设与简化。上述的各种载荷中，有的对发射强度影响甚微，因此在弹体应力分析中，只考虑火药气体压力、惯性力、装填物压力和弹带压力，其余忽略不计。
2.2 弹体及其零件在最大膛压时的强度校核
弹体及其零件在最大膛压时刻的强度校核实际上就是求弹体内各处应力条件下，根据有关的强度理论队弹体进行校核，在本次校核中我们是运用第二临界状态时的强度，也就是膛压最大时的强度校核。我们对弹体内表面、弹底以及弹丸发射装填物进行计算与校核。使之能符合规定的安全强度。 2.2.1弹体的强度计算与校核
应用布林克法第二临界状态的强度校核：
在弹体上取三个危险断面：1—1断面在上定心部下方，2—2断面在下定心部下沿，3—3断面在弹带槽下沿，如图（2.1）所示.
图2-1 76mm弹体
图纸查出三个断面的内外半径，并用特征数计算方法分别计算这三个断面以上弹体联系质量mn和炸药质量，数据列于表。
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76mm弹丸结构数据见下表2-1
表2-1
断面号
rbn（cm） 3.74 3.95 3.95
ran（cm） 2.37
mn（kg） m?n（kg） 0.136 0.264 0.390
1—1断面 2—2断面 3—3断面
2.419 2.292 3.365
2.238 2.05
1. 弹体强度条件：
σz??s
σr??s （2.1）
σt??s
已知数据：
弹丸质量 m=5.9kg 计算压力 pj?355MPa
3金属密度 ??7.84g/cm
3炸药密度 ???1.59g/cm
弹丸初速 v0?988m/s 弹体材料屈服极限 σs?421MP a2. 计算各断面内表面处的相当应力，用公式 ：
?2mnr??z??p22?m?rrbnan?r2m?n? ??r??p2m （2.2） ?ran22?pcrbn?ran??t?22??rbnran???根据广义虎克定律，三个方向上的主应变分别为；
?z?1??z????r??t??E （2.3）
?r?1??r????t??z??E （2.4）
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根据上式推得：
?t?1??t????z??r??E （2.5）
?2pr??z???2m?n?3mn?223mrbn??ran?222??2?pr?rrbnan?2m?n?mn???r??222? （2.6） 3mrbn?ran? ?ran??22?2??2?prrrbnan????2m?mn?t?n222??3mrbn?ran?ran???3. 计算结果如表（2-2）所示：
表2-2
时期
断面号
轴向应力
径向力
切向力
?z
最大堂压时刻
?r -46.29 -35.5 -40.47
?t
140.01 132.20 251.06
1—1断面 2—2断面 3—3断面
-260.43 -209.59 -274.77
计算可知：
σz??s=421Mpa
?r??S=421Mpa ?t??S=421Mpa
因此，在最大膛压处弾体强度满足要求。 2.2.2弹底强度计算
发射时，弹底直接承受火药气体压力和惯性力作用；使弹底部产生弯曲变形。当变形过大可能引起其上部装填物产生较大的局部应力，甚至使弹底破坏，导致发射事故发生。在实际的弹底强度计算中，并不需要将弹底内所有位置的应力都计算出来，只需考虑其中某些比较危险的位置即可。根据弹底变形的性质，可以分析如图（2-2）所示的四个危险点的位置。
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