大口径火炮自紧身管强度的有限元分析

发布时间：2022-01-22 19:15

　　现代大口径、大威力、远射程和高膛压火炮，服役中发生身管疲劳失效，甚至造成严重安全事故的情况并不鲜见。故研究火炮身管在服役过程的热力耦合、应力分布及失效机制，对武器系统的运用、维护及安全有重要意义。为此，本文选择某155mm火炮自紧身管为研究对象，从以下几个方面展开研究：①研究考虑炮钢材料线性硬化及包辛格效应下的身管自紧残余应力的计算方法，并利用ABAQUS软件仿真自紧过程，分析身管的自紧残余应力分布情况。②利用ABAQUS软件分析火炮多发连射过程的瞬态传热特性，获得连发射击时自紧身管的热力耦合场。③引入断裂力学在火炮身管中的应用，利用权函数法和有限元法计算身管的应力强度因子（K_I），采用基于多边形有限元和扩展有限元的ALOF软件（Analyses Laboratory ofFracture）模拟内膛裂纹的扩展过程。主要创新性成果和结论如下：（1）火炮材料的包辛格效应（σ_Ε=1.4338σ_s）比线性运动硬化（σ_Ε=2σ_s）模型明显。鉴于ABAQUS材料库中提供的材料模型无法准确反... 

【文章来源】：合肥工业大学安徽省 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：75 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
致谢
第一章 绪论
    1.1 课题研究的背景
    1.2 国内外研究现状和发展趋势概况
    1.3 身管受力和强度设计
        1.3.1 身管结构与受力
        1.3.2 身管静强度设计
        1.3.3 身管断裂强度设计
        1.3.4 身管寿命
    1.4 本文的主要研究内容
第二章 身管自紧残余应力的计算
    2.1 引言
    2.2 自紧残余应力的解析解
        2.2.1 弹塑性力学基础
        2.2.2 理想弹塑性材料下自紧身管应力分析
        2.2.3 考虑加载与卸载线性强化及包辛格效应下自紧身管应力分析
    2.3 自紧过程 ABAQUS 模拟
        2.3.1 ABAQUS 简介
        2.3.2 理想弹塑性材料模型下自紧过程模拟
        2.3.3 包辛格效应下自紧过程模拟
    2.4 本章小结
第三章 射击过程中身管的热力耦合分析
    3.1 引言
    3.2 传热问题的有限元格式
        3.2.1 传热问题基本方程
        3.2.2 稳态传热问题有限元格式
        3.2.3 瞬态传热问题有限元基本原理
        3.2.4 热应力问题有限元格式
    3.3 身管热力耦合的有限元模拟
        3.3.1 身管热力耦合分析的数学模型
        3.3.2 发射过程 ABAQUS 热分析
        3.3.3 非自紧身管射击过程温度场分析的结果
        3.3.4 非自紧身管瞬态热应力分析结果
        3.3.5 自紧身管瞬态热力耦合分析结果
    3.4 本章小结
第四章 身管断裂强度分析
    4.1 引言
    4.2 带内裂纹厚壁圆筒在内压作用下的应力强度因子
    4.3 膛压作用下身管的三维裂纹扩展模拟：
    4.4 自紧力作用下身管的应力强度因子计算
    4.5 本章小结
第五章 结论
    5.1 总结
    5.2 创新之处
参考文献
硕士期间发表的论文



本文编号：3602751