自紧身管残余应力释放规律的试验研究

试验测试了射击一定发数自紧身管的剩余残余应力,结合初始残余应力计算结果,定量取得了残余应力随射击发数的损失量,并应用曲线拟合方法求得了某自紧身管残余应力随射击发数的变化规律。     

自紧身管的残余应力再分布

从结构安定性概念出发,通过对影响自紧身管残余应力再分布因素的综合分析,提出高温和温差热应力是控制残余应力再分布的主要因素,给出一个简化力学模型和封闭表达式,与经过不同射击发数的实际火炮身管及若干经不同处理的模拟管残余应力实测结果比较表明,理论与实测结果吻合颇好,具有满意的工程精度。     

鲍兴格效应对自紧身管残余应力影响规律的研究

根据炮钢材料的拉伸 -压缩特性 ,通过模拟实验 ,建立了以鲍兴格效应系数为函数计算自紧身管壁内任意一点残余应力的理论模型。与以往不同的是利用炮钢材料的拉伸 -压缩试样 ,通过拉伸 -压缩实验用最小二乘法拟合出鲍兴格效应系数与壁内最大拉伸变形量的关系。在计算自紧身管残余应力时 ,鲍兴格效应系数不再被视为常量而被视为变量 ,因此 ,这就克服了以往鲍兴格效应系数取平均值所带来的误差。本文采用修正的 Mises屈服准则以及形变理论 ,按广义平面应变问题 ,建立了强化材料的应力应变模型 ,导出了具有应变硬化 ,鲍兴格效应系数被视为变量的强化材料液压自紧圆筒的残余应力公式。实验也表明 :用鲍兴格系数为变量的理论模型进行炮钢材料自紧身管的残余应力计算更合理 ,更能反映自紧火炮身管的实际状态。     

自紧身管残余应力的一种解析解

根据炮钢材料在加载与卸载过程中的真实应力应变关系,应用弹塑性厚壁圆筒的一般理论,建立了考虑加载、卸载线性强化及鲍辛格效应的应力方程.最终给出了一种液压开端自紧身管的残余应力解析解.并以相应的残余应力测试实验证明,该解析解具有很高的精度.     

基于统一强度理论的自紧身管残余应力分析

基于统一强度理论,考虑材料拉压异性和鲍辛格效应的影响,采用双线性强化材料模型对身管进行自紧分析,推导了身管加载应力、卸载应力、残余应力及工作应力的解析解,得到了弹塑性交界面半径、反向屈服半径的计算公式,提出了最佳自紧度和自紧压力的计算方法,通过与实验数据进行对比,验证了本文理论解的正确性,分析了材料拉压强度比、中间应力系数等参数对身管残余应力、弹塑性交界面半径、反向屈服半径和最佳自紧压力的影响。结果表明,反向屈服半径、弹塑性交界面半径、弹塑性交界面处残余应力与材料拉压强度比成正比,与中间应力系数成反比;最佳自紧压力与材料拉压强度比成反比,与中间应力系数成正比。     

理想弹塑性线性强化模型的身管残余应力分析

为计算理想弹塑性线性强化模型机械自紧身管的残余应力,基于弹塑性力学和一些基本假设,通过对加载和卸载过程中的身管做弹塑性分析,得到了机械自紧身管的塑性半径、加载和卸载过程中的应力应变、反向屈服半径的计算公式。利用机械自紧身管加载和卸载过程中的应力,给出了身管有反向屈服和无反向屈服两种情况下残余应力的计算公式。应用这些公式计算了一个模拟管的塑性半径、反向屈服半径和残余应力,结果表明理论值与实验值吻合良好。     

火炮身管液压自紧的一种智能测试系统

依据传统液压自紧工艺的设计内容,结合虚拟仪器技术及模块化技术在现代工程测试技术中的应用,对火炮身管液压自紧测试系统进行了软硬件测试设备的选型,分析了该测试系统的功能优势、测试准备与实操流程。不仅使整个测试系统变得简洁和易于操控,而且在获取及分析测试数据(即液压自紧工艺参数)时更精准和可信。     

复合材料身管的热残余应力

根据圆筒的弹性力学理论,建立了带金属内衬的纤维增强复合材料身管的热残余应力模型,考虑了复合材料加工固化过程中的温度和缠绕角度等参数的变化.基于该模型编制了计算复合材料身管的热残余应力的程序.以T300/环氧树脂复合材料为例,计算了复合材料身管径向、周向和轴向的热残余应力,得到复合材料身管中的热残余应力随缠绕角的变化规律.结果表明复合材料身管中由固化温度变化引起的周向和轴向的热残余应力比径向的大,缠绕角在45°左右时各个方向热残余应力值最大.     

某火炮筒紧身管设计及有限元分析

针对筒紧身管应力分布复杂和发射时身管应力动态变化的问题,设计筒紧身管外形尺寸,按筒紧身管的弹性强度极限进行实际校核.根据lame公式和力的叠加原理对身管内外筒的应力进行理论计算,用ANSYS软件对预应力下的筒紧身管和发射时身管的应力分布情况进行仿真,并比较理论计算值和有限元仿真分析值.结果表明:筒紧身管内筒受力变化复杂,内筒和外筒的内壁应力集中,且呈分层特性.     

自紧－时效圆筒残余应力与强度的研究（Ⅰ）──半精加工圆筒的残余应力

基于理想弹－塑性模型，对半精加工自紧－时效圆筒的应力状态进行了分析，导出了残余应力的数学表达式，计算了模拟钢管的残余应力值，采用Ｓａｃｈｓ镗削法测定了模拟管的残余应力值，并将二者作了比较。结果表明，理论预期值与实验测定值吻合较好，从而证实了理论分析的可靠性。     

身管动态应力有限元通用求解方法

分析了身管径向受载的实际类型,运用ANSYS有限元分析软件的APDL语言[1]．开发了身管通用动态应力求解程序,并指出了身管动态强度设计所要解决的关键技术问题,为实现身管动态强度设计的工程化、程序化奠定了基础。     

身管冷径向锻造残余应力的模拟研究

身管是自动武器的核心部件,冷径向锻造是制造自动武器身管的一项新工艺。冷径向锻造后的身管通常需要后续的机械加工,且身管在动态的高温高压载荷下射击,锻后身管中的残余应力将直接影响身管后续加工中的尺寸精度及身管使用时的疲劳寿命。为了预测冷径向锻造身管内的残余应力分布及影响残余应力分布的各参数,建立了模拟身管的冷径向锻造及回弹过程的轴对称模型,得到了回弹后身管内的残余应力分布,并分析了各工艺参数对锻后身管内残余应力分布的影响规律,为进一步控制锻后身管内残余应力的分布提供了参考。     

关于坦克炮身管的剩余寿命评估

以评估坦克炮身管的剩余寿命及合理确定身管报废时机为研究目的，从火炮寿命的基本概念出发，分析了坦克炮身管寿命评定问题的特殊性，归纳出坦克炮身管剩余寿命评估的理论基础。在身管使用寿命期内，弹道特性及身管安全性的变化源自于身管内膛的烧蚀与磨损，所以身管寿命与身管内膛的形态变化有相关关系。建立了以基础性、替代性、及辅助性判据组合的身管寿命评定准则，提出了剩余寿命评估操作模式。     

内膛损伤枪管膛口扰动参数研究

为分析枪管内膛损伤导致射击精度下降、椭圆弹孔率上升进而导致枪管寿终的问题,基于系统的某12.7 mm机枪枪管寿命试验,建立无损伤枪管、寿命中前期枪管、寿命中期枪管及寿终枪管4个寿命阶段枪管内弹道过程的弹枪热力耦合模型。采用均匀设计方法安排弹药随机因素影响下的弹头内弹道过程仿真实验,获得不同内膛损伤程度的枪管膛口扰动状态随弹药参数变化的响应值,仿真计算结果与试验数据吻合较好。利用基于3次B样 条曲线的偏最小二乘回归建模方法对传统均匀设计响应面法进行改进,获得以弹药参数为自变量的弹头膛口扰动响应面方程及枪管在不同寿命阶段时弹药随机因素对弹头出膛时初始扰动状态的影响规律。仿真实验及数据分析结果表明：各弹药参数对不同寿命阶段的枪管膛口扰动量贡献度均不相同;为降低寿命末期枪管的弹头膛口扰动,应尽量减少弹头的质量偏心,在合理范围内适当减少弹头壳初始屈服应力,并取适中的弹头壳圆柱部直径和装药量。     

基于MARC的某火炮身管内表面裂纹三维J积分有限元模型

火炮发射一定数量炮弹后,身管容易出现裂纹,从而影响射击安全性。通过分析火炮射击过程中身管的受力情况,并利用MARC有限元软件的虚裂纹技术,探讨了某火炮身管内表面裂纹三维J积分有限元模型的建立方法。通过数值计算,得出了身管内表面裂纹J积分值随裂纹长度及深度的变化规律。根据某火炮身管裂纹扩展的临界J积分值,求出了其在最大膛压作用下临界裂纹尺寸,这对火炮身管的安全性评估及预测具有较大的工程应用价值。     

A Finite Element Solution for Barrel Dynamic Stress

With the APDL language of ANSYS finite element analysis software, the solution program for barrel dynamic stress is developed. The paper describes the pivotal problems of dynamic strength design and provides a foundation for realizing the engineering and programming of barrel dynamic strength design.     

盲孔法测定径向锻造身管表面残余应力方法研究

为了找到一种准确简便的测定径向锻造身管表面残余应力的方法,将盲孔法测定平板表面残余应力的理论应用到径向锻造身管表面残余应力的测量中。应用有限元软件计算盲孔释放系数的方法,对比在相同材料、受力情况与钻孔条件下的身管表面盲孔的释放系数与平板表面盲孔的释放系数,得到了盲孔法测定径向锻造身管表面残余应力的适用性范围;结合有限元法计算释放系数的优越性,提出了一种通过直接修正释放系数来修正由钻孔偏心所引起的误差方法。并应用盲孔法测定了某锻后身管表面的残余应力。     

一种自紧厚壁圆筒非线性混合硬化模型及残余应力分析

为准确地计算自紧身管强度及疲劳寿命,建立一种能反映其非线性应力与应变关系和包辛格效应等性能的材料本构模型,用以提高残余应力计算精度。基于非线性随动硬化模型,建立一种适用于表征自紧身管力学性能的非线性混合硬化模型,通过数值计算可获得残余应力分布情况;为提高数值计算的收敛速度,结合所建立的材料本构模型和各参量间的弹塑性关系,推导了与本构模型密切相关的一致切线刚度矩阵;为验证该本构模型的正确性,综合运用拉压试验和优化算法确定材料参数,进行了自紧身管残余应力有限元数值计算及分析。结果表明：数值计算的残余应力分布曲线与试验数据基本吻合;建立的炮钢本构关系模型能真实反映自紧厚壁圆筒的残余应力分布情况。