【摘要】：身管自緊技術是在身管內(nèi)膛施加一定的壓力使得身管內(nèi)產(chǎn)生相應的殘余應力,自緊殘余應力可以改善身管在使用時的受力情況,延長其使用壽命。現(xiàn)有自緊身管研究大多針對大口徑火炮且均將其簡化為厚壁圓筒模型,忽略了身管內(nèi)部膛線以及鍍鉻加工的因素,并且針對身管所受到的沖擊載荷以及裂紋對自緊身管內(nèi)部應力的影響同樣沒有考慮膛線及鉻層。本文針對上述問題,以某小口徑火炮身管為研究對象,對理論計算與有限元仿真進行對比,并對考慮膛線加工及鍍鉻的情況進行仿真研究。主要研究內(nèi)容如下:(1)針對某種新炮鋼材料,通過理論計算與數(shù)值模擬的方法對自緊身管所需要的自緊壓力與殘余應力進行計算與模擬,并對模型無關性進行驗證,分析對比自緊過程中理論計算與數(shù)值模擬的不同及其原因;(2)對考慮膛線及鍍層加工的身管進行自緊仿真,分析內(nèi)膛加工對自緊殘余應力的影響,此外對不同自緊加工次序進行仿真,研究不同自緊加工次序對身管殘余應力的影響;(3)通過分析身管使用過程中的溫度-膛內(nèi)壓力耦合的沖擊載荷,對身管最大膛壓面處進行沖擊載荷數(shù)值模擬,分析身管在單發(fā)及連發(fā)時不同位置的應力狀態(tài)及殘余應力變化規(guī)律;(4)通過擴展有限元方法對自緊身管內(nèi)鋼鉻交界面預制不同裂紋的情況進行仿真,分析裂紋的J積分變化規(guī)律以及自緊度對裂紋J積分的影響,并對裂紋對自緊殘余應力的影響及裂紋擴展趨勢進行分析。
【學位授予單位】：中北大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TJ301
【圖文】：

a）理想彈塑性炮鋼本構關系 b）線性強化炮鋼本構關系 c）指數(shù)強化炮鋼本構關系圖 2.1 炮鋼本構關系理想彈塑性炮鋼本構關系中，彈性階段身管炮鋼應力隨著應變的增加而線性增加；塑性階段隨著應變的增加身管炮鋼應力始終為屈服極限，炮鋼本身沒有塑性強化作用。當身管炮鋼的強化作用不明顯時，計算時可以使用理想彈塑性炮鋼本構關系。線性強化炮鋼本構關系中，彈性階段身管炮鋼應力應變關系與理想彈塑性炮鋼本構關系相同；塑性階段時，身管炮鋼應力應變關系也呈線性分布，但其斜率要遠小于彈性階段，此現(xiàn)象稱之為材料的線性強化。大多數(shù)身管炮鋼符合線性強化本構關系，計算時可使用線性強化炮鋼本構關系。指數(shù)強化炮鋼本構關系中，在彈性階段與塑性階段身管炮鋼應力應變關系均呈指數(shù)關系。指數(shù)強化炮鋼本構關系適用于應變較大的炮鋼。本文所研究的身管材料為某新型炮鋼材料，其密度為 7833Kg/m3，參照 GB/T 228.12010 制定相應的測試標準，加工好試樣后使用萬能材料試驗機進行單向拉伸試驗，如圖

參照 GB/T 228.12010 制定相應的測試標準，加工好試樣后使用萬能材料試驗機進行單向拉伸試驗，如圖2.2 所示。圖 2.2 材料拉伸試驗由拉伸試驗可以得到炮鋼的試驗數(shù)據(jù)如圖 2.3。對曲線進行線性擬合，得到其在線性強化模型下的材料參數(shù)，其中彈性階段屈服極限為 1248.89MPa，彈性模量為 206057.3

0.000 0.005 0.010 0.015 0.020 0.00200400600800000應變Equationy = a + b*xWeightNo WeightingResidual Sumof Squares755304.78828Pearson's r0.99853Adj. R-Square0.99707Value Standard ErrorC1Intercept -0.29298 0.98207C1Slope 206057.27608 287.41893Equationy = a + b*xWeightNo WeightingResidual Sumof Squares170419.55555Pearson's r0.95709Adj. R-Square0.91596Value Standard ErrorE1Intercept 1248.89032 1.07561E1Slope 2062.34135 106.1361圖 2.3 材料拉伸試驗及線性擬合曲線實際身管炮鋼的相關特性，文中以理對身管自緊加、卸載過程進行理論計模型，可以采用極坐標方法來表述其相對應關系如圖 2.4 所示。

【相似文獻】

相關期刊論文 前10條

1 朱務學;自緊身管的應力應變分析及應力強度因子計算[J];南京理工大學學報(自然科學版);1985年S1期

2 范國立;液壓自緊實時處理與控制技術[J];兵工自動化;1989年01期

3 杜中華;吳大林;劉海平;;不同強度理論下自緊身管強度數(shù)值仿真[J];機械工程師;2019年02期

4 杜中華;;槍炮身管外自緊研究[J];機械工程師;2019年06期

5 韓育禮;自緊身管強度的無損檢測的研究[J];南京理工大學學報;1994年06期

6 山志超;霍志勤;張軍嶺;;帶軸向裂紋自緊身管的三維應力強度因子有限元分析[J];火炮發(fā)射與控制學報;1995年01期

7 杜中華;;開端情況下自緊身管應力分布簡化計算數(shù)值仿真[J];機械工程師;2018年05期

8 郝喜海;徐合仕;;軸向應變和軸向應力對自緊身管彈塑性分界面半徑的影響[J];太原機械學院學報;1987年03期

9 張福田;;自緊身管的彈塑性分析與強度設計[J];兵工學報(坦克裝甲車與發(fā)動機分冊);1984年01期

10 常列珍;潘玉田;馬新謀;宋文武;;液壓自緊身管力學性能數(shù)值模擬[J];中北大學學報(自然科學版);2013年02期

相關重要報紙文章 前1條

1 里土;G6-52L火炮：昨日明星又放異彩[N];中國國防報;2006年

相關碩士學位論文 前6條

1 梁興旺;小口徑火炮自緊身管應力狀態(tài)分析[D];中北大學;2019年

2 周敏華;基于MARC的火炮自緊身管強度有限元分析及其裂紋擴展研究[D];中南大學;2008年

3 鄭祖華;大口徑火炮自緊身管強度的有限元分析[D];合肥工業(yè)大學;2012年

4 武鋒;火炮自緊身管損傷容限設計及其裂紋擴展分析[D];合肥工業(yè)大學;2012年

5 梁飛;身管自緊工藝參數(shù)設計分析及軟件平臺開發(fā)[D];南京理工大學;2012年

6 李鵬輝;火炮身管結構強度與損傷分析[D];中北大學;2010年

本文編號：2778154