文 献 综 述
1、引言
火炮的内弹道设计是整个武器系统设计的核心，设计的目标是确定满足指标的装填条件和膛内构造参数等。为了提高发射药装填密度，通常将粒状发射药表面用石墨处理增加光滑度[1]。因此，摩擦系数的测定对研究发射药颗粒间摩擦系数对装填密度的影响具有重要的意义。滑动摩擦的研究和理论较为成熟，对于滚动摩擦的研究和测量相对较少，如何测定滚动摩擦系数是核心和重点[2]。
为测量发射药颗粒间的摩擦系数并探究其对装填密度的影响，以表面涂有石墨的发射药颗粒为研究对象，采用传统的斜面仪来测量静摩擦系数，对于滚动摩擦系数的测定，基于离散单元法，模拟发射药颗粒堆积过程，得到模拟堆积角与滚动摩擦系数间的线性拟合方程，再基于实验所测堆积角进行参数标定获取参数值，二次拟合结果 说明该参数测定方法可行。模拟结果表明，堆积角随着滚动摩擦系数的增大而增大。通过模块装填模拟，探究摩擦系数对装填密度的影响，结果表明，随着摩擦系数的增大，模块所装发射药的颗粒数越小，装填密度越小，说明摩擦系数对模块装填密度的影响是一个不可忽略的因素。
2、离 散 单 元 法
目前通过离散单元法(discrete element method, DEM)研究散体颗粒堆积的过程能有效模拟物料物理力学参数、颗粒接触模型变化时对散体运动特性的影响情况。离散单元法是由美国学者 Cundall P.A.教授[3]在1971年基于分子动力学原理首次提出的一种颗粒离散体物料分析方法，目前在岩土工程和颗粒散体工程这两大传统领域发挥了其他数值算法不可替代的作用。该方法在装载机、挖掘机、平地机等工程机械上也得到了广泛的应用。然而，离散元仿真需要定义物料若干关键参数，包括：滚动摩擦系数、静摩擦系数、恢复系数等。在这些重要的物理参数中，滚动摩擦系数的测量最困难。滚动摩擦系数对颗粒堆积特性有显著的影响，颗粒堆积角随滚动摩擦系数增大而增大[4]。因而在工程应用上如何简单、快捷、准确地测量滚动摩擦系数对离散元仿真来说显得尤为重要。
3、滚动摩擦系数的测量
李贝[5]等人给出的滚动摩擦系数工程测量方法，通过设计一套简单的试验装置，采用直尺、倾角仪、角度仪等常规测量量具取相关长度和角度类数值，仅石球（或铁球）落点与高度柜水平距离是变化值（图中H） 需要应用SPC方法进行判定数据是否符合正态分布，过程是否稳定。再经过简单的计算，可得出两种物体之间的滚动摩擦 系数。使用该方法，测得碎石与碎石、碎石与铁块之间的滚动摩擦系数分别为0.024和 0.029。滚动摩擦系数的测试结果应用到离散元仿真中，对仿真物料的安息角与实际测量的安息角进行对比，发现仿真值与实测值之间的偏差为1.5%，表明该测试方法满足工程应用要求。
图1 滚动摩擦系数工程测量装置图
