本文以大口徑火炮身管為研究對象，依據(jù)疲勞斷裂理論，以ABAQUS和ALOF等軟件為平臺，綜合分析、計算了炮管熱結(jié)構(gòu)耦合場，包辛格效應(yīng)的自緊殘余應(yīng)力場；研究了靜載作用下厚壁圓筒應(yīng)力強度因子的變化規(guī)律和熱應(yīng)力對身管裂紋擴展的影響以及不同初始形狀裂紋的擴展規(guī)律；根據(jù)損傷容限設(shè)計理論估算了交變載荷作用下的內(nèi)膛臨界裂紋尺寸及身管剩余疲勞壽命。論文所做的主要工作內(nèi)容和研究成果如下： (1)通過建立一維內(nèi)彈道學(xué)兩相流模型和經(jīng)典圓管瞬態(tài)熱傳導(dǎo)模型，研究了大口徑火炮多發(fā)連射過程的瞬態(tài)傳熱特性；以ABAQUS軟件為平臺進一步分析二十發(fā)連射時炮管的熱結(jié)構(gòu)耦合場，結(jié)果表明：內(nèi)膛熱沖擊具有明顯的薄層效應(yīng)，連射過程中內(nèi)膛的溫度瞬間可達到1350K；沿炮管壁徑向產(chǎn)生很高的溫度梯度，形成很高的脈沖熱應(yīng)力。 (2)基于ABAQUS軟件進行仿真計算，分析了諸種條件下炮管殘余應(yīng)力場分布；分析對比了理想彈塑性模型與考慮線性強化及包辛格效應(yīng)模型下自緊炮管殘余應(yīng)力場的差別；研究了加載強化系數(shù)m及卸載強化系數(shù)m’對自緊炮管殘余應(yīng)力場的影響。研究表明：材料的應(yīng)變硬化，尤其是包辛格效應(yīng)對自緊炮管的殘余應(yīng)力影響較大；在其他參數(shù)相同時，加...

【文章頁數(shù)】：70 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
致謝
第一章 緒論
    1.1 課題研究的背景、目的和意義
    1.2 火炮身管的疲勞和疲勞壽命
    1.3 身管的疲勞破壞過程
    1.4 身管疲勞的斷裂力學(xué)研究現(xiàn)狀
    1.5 本文主要研究內(nèi)容
第二章 ABAQUS 及 ALOF 簡介
    2.1 ABAQUS 簡介
        2.1.1 ABAQUS 主要模塊
        2.1.2 ABAQUS 分析主要步驟
    2.2 ALOF 簡介
    2.3 本章小結(jié)
第三章 某大口徑火炮多發(fā)連射身管熱力耦合分析
    3.1 身管熱物理過程分析
    3.2 邊界條件參數(shù)的確定
        3.2.1 火藥燃?xì)獾臏囟葰v程
        3.2.2 膛內(nèi)對流換熱系數(shù)
        3.2.3 環(huán)境介質(zhì)的對流換熱系數(shù)
    3.3 有限元模型的建立
    3.4 結(jié)果分析與處理
        3.4.1 單發(fā)射擊炮管瞬態(tài)溫度場
        3.4.2 多發(fā)連射炮管瞬態(tài)溫度場
        3.4.3 多發(fā)連射炮管熱結(jié)構(gòu)耦合場
    3.5 本章小結(jié)
第四章 身管自緊殘余應(yīng)力的計算
    4.1 塑性力學(xué)的基本法則（單軸應(yīng)力）
        4.1.1 初始屈服條件
        4.1.2 流動法則
        4.1.3 硬化法則
        4.1.4 加載和卸載準(zhǔn)則
    4.2 理想彈塑性材料下自緊身管應(yīng)力分析
    4.3 考慮加卸載線性強化及包辛格效應(yīng)自緊身管應(yīng)力分析
    4.4 自緊身管殘余應(yīng)力的仿真計算
        4.4.1 理想彈塑性材料模型下自緊過程模擬
        4.4.2 包辛格效應(yīng)下自緊過程模擬
    4.5 加載強化系數(shù) m 對自緊身管殘余應(yīng)力的影響
    4.6 反向屈服區(qū)強化系數(shù) m'對自緊身管殘余應(yīng)力的影響
    4.7 火炮身管最佳自緊力的有限元分析
    4.8 本章小結(jié)
第五章 炮管裂紋擴展有限元分析
    5.1 應(yīng)力強度因子
    5.2 內(nèi)壓作用下的身管應(yīng)力強度因子的有限元研究
        5.2.1 有限元模型的建立
        5.2.2 應(yīng)力強度因子的計算
        5.2.3 結(jié)果分析
    5.3 熱應(yīng)力作用下身管的應(yīng)力強度因子計算
    5.4 自緊力作用下身管的應(yīng)力強度因子計算
    5.5 身管內(nèi)膛表面半橢圓形裂紋應(yīng)力強度因子的有限元分析
        5.5.1 有限元模型的建立
        5.5.2 應(yīng)力強度因子的有限元分析
    5.6 本章小結(jié)
第六章 炮管損傷容限設(shè)計及剩余壽命估計
    6.1 疲勞裂紋擴展規(guī)律
    6.2 等幅載荷下的剩余壽命估算
    6.3 自緊炮管剩余壽命估算實例
    6.4 本章小結(jié)
第七章 全文總結(jié)
    7.1 本文的主要工作及成果
    7.2 本文創(chuàng)新點
參考文獻
碩士期間發(fā)表的論文



本文編號：3803794