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火工品药剂自动压药工艺分析

 论文栏目:药剂知识论文     更新时间:2018/3/13 15:12:48   

摘要:文章主要针对火工品药剂自动压药工艺的关键技术进行研究分析,首先详细阐述了火工品药剂自动压药工艺,其次对有限元分析做出介绍,最后针对火工品药剂自动压药工艺关键技术引用进行具体详细的解释,目的在于更好的应用关键技术,提高技术应用质量。

关键词:火工品药剂;自动压药工艺;关键技术

在科学技术不断发展基础上,火工品药剂主要分析对象为火药控制过程,但是火工品药剂都具有非线性时变特点,不能很好的建立比较精准确定的数学模型。根据对火工药剂自身的压药特性为基础,采取线性特征缓冲器对药剂进行缓冲,同时改善其中药剂各个对象特点。这种关键技术可以降低药力控制难度,提高火工品质量。火工品药剂自动压药工艺中,线性缓冲器其主要应用ANSYS软件作为基础,对线性缓冲器采取强制性的有限元分析计算,再根据计算结果做出对比,增强压力控制方面的精准度,保证所有计算数据的一致性,并且提升火工品药剂自动化发展水平。

1火工品药剂自动压药工艺浅析

烟花爆竹生产期间,火工品是重要的组成零件,尤其是其中的药剂更是核心,火工品药剂采取“压药”的方式进行工艺处理,这是至关重要的工艺技术代表,火工品药剂压药需要依靠压力控制质量,提高这方面的效果,从而保证质量达标。压药生产期间,因为本身存在的非线性特点,所以这个过程中,需要采取不同类型的验证方法,比如说常用的线性化方式、内模控制形式或者微分几何形式等[1]。因为压药建模具有一定的难度,同时建模的步骤也比较复杂,所以很多非线性问题解决措施不能及时发挥出作用,为火工品药剂带来一定的阻碍。压药期间必须保证非常强烈的非线性,并且变化特征缓慢,积极对压药过程进行分析,在其过程中降低存在的困难。不断改善火工品药剂对象的特殊性,提高压力承受力基础上增强可控性与压药精读,采取线性缓冲器,文章将其简称为O型弹簧,适当对特征做出改善。线性缓冲器通过静载强度的科学分析,结合屈服极限设计等达到压药目标。线性缓冲器包含的静载强度、屈服极限分析技术,及时对压药过程试验测定,确定试验样品,当然其中的过程参数需要适当调节,为压药工艺实施带来难度,并且时间上延长,费用不菲。根据压力相关原理,遵循力学运行规律,对静载强度分布进行规划,采取有限元法的手段实施。所谓有限元法,对有效的数值深入探索分析,应用领域十分广泛[2]。有限元法整体上的工作思路主要为以下几个方面:首先是将系统连续性的划分为不同的分区或者单元形式,对每个单元都做出压力分析,得出近似解;其次是所有的单元都必须根据衡量标准为基础,与相近或者相似单元系统组成新的系统。新型系统与原系统之间非常相似,限元法可以采取线性缓冲的方式,将静载强度的分布展开研究,及时改善药剂的特征。

2有限元分析

有限元分析是线性缓冲器重要分析工艺之一,其分析包含几个步骤,首先需要建立模型;其次是静载分析。

2.1建立模型

有限分析依托专业的分析软件ANSYS,在软件中建立线性缓冲几何模型,对线性缓冲器分析。线性缓冲器整体结构呈现圆环模式,尤其是内部结构清晰,各个结构上的零件相互对称,所以几何模型建立上只需要半边模型即可。图片中,1代表底火体、2为环电极、3为塑料、4为芯电极、5为绝缘垫片、6为电桥、7、8为药剂、9为纸垫。利用实体单元的方式,全面采取SOLID45建立有限元网格模型,结合网格模式建设需要为基础,综合性的对其中数据进行计算,保证计算效率迅速,计算精度十分精准。如图1所示,取其中有限元模型单元边长1mm,建立模型的规模通过计算得出,区中包含的节点数为2500,单元数为1500,自由度为4200。图2所示增加数值,经过细化之后的模型。确定模型建立中各种约束条件,从一个固定的方向进行位移,并且将全部涉及到的节点都按照这个固定方向进行转变,计算其中的自由度。模型建立中,划分为上下两部分,包含一个分界面,根据分界面的节点相反方向,将其中的自由度约束掉,同时保证模型建立期间,左右节点以及对称面全部一致。同时设置的固定方向中自由度也必须适当的约束掉,这样模型建立中,实际线性变化与缓冲器都受到冲击,出现变形。载荷力度跟随模型建立适当施加压力,模型建立形成之后,左右的对称面会从节点上不断增加载荷。线性缓冲器主要是针对材料做出适当的处理,材料为60Si2Mn,隐藏的物理性质如下:密度为,模型的弹性能够坚持的弹量为E=197GPa,泊松比为μ=0.3,计算得知其中的屈服点为σs=1.175GPa,抗拉强度为σb=1.275GPa。

2.2静载分析

静载分析是通过ANSYS软件为基础,及时对线性缓冲器中隐藏的零件做出静载分析,确定静载强度,区分静载差异。静载分析中,先从载荷500N为标准,这期间的线性缓冲器出现位移变化,形成云图、应用力图等,当然其中包含部分可见线性区域不会受到压力影响出现变形。从中能够发现,线性缓冲器其如果受到正方向出现的载荷,顶部方向将约束力节省掉,这样方向位移增加,其最大增加量能够达到0.024164mm。线性缓冲器中实施压药工艺,应力云图出现变化,表示当其中的零件处于0.5kN期间,载荷作用最大,应力能够达到54.5544MPa,相较于标准屈服点σs=1.175MPa来讲,要小于很多,这种状态下,压药工艺对零件产生明显影响,并且材料弹性范围也出现变化,当然属于可控制范围之内。载荷设定为10kN,线性缓冲器其在位移期间,应力云图与云图也会出现变化,当然其变化力度相比较上述范围会更加明显。尤其是线性缓冲器的控制线框之内,如果零件没有出现变形,或者变形轻微,则表示压力相对较小。线性缓冲器其固定方向载荷增加,顶部位置出现大幅度位移,并且位移量最大能够达到0.573137mm。零件分为上下两部分,两部分的分界面都是沿着固定方向随机移动,位移情况及时检测,其中零件移动方向上如果出现变形,则代表压力向外。零件本身应力云图变化,就能够对载荷情况下的变化进行说明,最大盈利不会超出1177.74MPa,屈服点为σs=1175MPa,这个过程中,零件整体都会受到压药塑造,出现塑性变形。

3自动压药工艺线形缓冲器的应用

线形缓冲器具体应用讨论,便是对自动压药工艺进行研究,当然结合有限元分析作为出发点,及时设计适当的实施方案,综合所有已知信息详细分析能够发现,线性设计中,缓冲器作为基础,采取理论计算,将理论计算与实际测试结果进行对比,保证结果一致。对于火工品来讲,其生产加工的过程,需要考虑压力、药量以及药剂品种等因素,这些因素经常发生各种变化,压药期间,线性、非线性都会出现明显的特征变化,对于这方面的变化,可以用以下形式阐述。这个公式,将火工品中自动压药各个因素进行输入计算,其中各因素表示为:F0--压力输出、Ui--位移、m--药剂量、k药剂压缩率。结合具体测试,得出图3。结合计算以及数据分析发现,颗粒状的药剂其不管是药量还是体积变化,都会随着曲线系数变化而变化。输入与输出控制适当,增加变化、减小变化中,系数自会呈现出不同的形状,同时特性也存在很多差别。这种特性将其称之为蠕变特征。蠕变比较严重的情况,主要是因为压力设定比较小,加上药剂的品种较过多导致。药剂测量上,密度也随之出现变化,以下表1为密度一致性测试,药剂为R791。结合表格中数据变化可以发现,线性缓冲器的应用,针对相同的药剂采取不同压力工艺,其保压的时间也具有一定差别,这种研究条件下,自动压药的压力以及密度等数据存在不同,产生这些不同的原因,排除这些客观因素之外,药剂本身属性以及环境等都会产生影响。标准差确定之后,其平均的压力值经过对比发现,其虽然存在一些不同,但是都控制在0.1之内,其中的百分比变化不是非常激烈。采取适当的压力控制手段,保证精准度基础上,提高一致性。密度相近的条件下,平均差相差不是很大,一般都在0.5之内。

参考文献:

[1]何圣.一种基于钽核心的数码电子雷管发火装置[J].火工品,2016,(06):5-8.

[2]冯金玲,李振华,袁江波,雷波.火工分离装置用药剂的耐温性能研究[J].火工品,2016,(04):35-39.

作者:朱连军 单位:潍坊瑞泰安全技术咨询有限公司

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