1.3  课题主要内容

1）根据某滑膛坦克炮内弹道参数，给出身管的设计膛压曲线； 

2）根据身管材料模型，用第三或第四强度理论，校核成品身管强度，确定身管自紧长度；

3）初步设计身管自紧毛坯尺寸；

4）运用软件设计计算毛坯外形尺寸，考虑安全系数和自紧度，反复进行身管强度计算，确定最终的身管毛坯的结构尺寸。

5）绘制自紧曲线控制图。

6）运用ANSYS对成品身管进行挠度仿真。

7）绘制身管自紧毛坯图和成品图。

2  高低温压力曲线设计

2.1  p-l、Pt-l曲线

本文根据某滑膛坦克炮内弹道给出p-l数据，见附录A～C，绘制p –l曲线，如下图所示：

图2-1 p-l曲线

根据膛底压力 与弹底压力 的关系式：

式中：ω——装药重量；

q——弹丸重量；文献综述

 ——考虑弹丸旋转和摩擦的次要功计算系数（取1.02）。

得到Pt-L曲线，按“考虑膛内压力分布时的设计压力曲线”的绘制方法，在同一座标中作出三条压力曲线： 、 、 ，如下图所示：

图2-2 Pt-L曲线

2.2 高低温压力曲线的设计

为了保证安全，将最大弹底压力 的作用点Lm向炮口方向移动1.5d的距离，并用直线连接最大膛底压力点 和最大弹底压力点 。为了简便，将前移的最大压力点 与燃烧结束点的 也用直线连接，如图2-2所示。考虑膛内压力分布时的设计压力曲线由以下三个线段组成：

 （1） 至 ，为 至 的直线；

 （2） 至 ，为 至 的直线；

（3） 至 （炮口），为 -L的 至 一段曲线。

图2-3  身管高低温压力曲线

根据内弹道参数计算得出： =621.5MPa。

由 -L曲线及内弹道数据分别找出 =420.6MP，l=525mm;

 ；

根据计算得出的结果，绘制高低温膛压曲线如下图所示：

图2-3高低温膛压曲线

3  某坦克炮身管强度校核

根据某滑膛坦克炮身管结构尺寸，以身管弹性强度极限来表示身管强度。第三强度理论认为，材料的危险状态是由最大剪应力引起的（最大剪应力理论）。                                                                                                            根据单筒身管的受力条件，应用厚壁圆筒的公式推出内表面的切向应力

内表面的径向应力

设内压P1Ⅲ为第三强度理论的单筒身管弹性强度极限，则将 代入身管的强度条件中，取 时，p1=P1Ⅲ，即可得：

            P1Ⅲ

运用第三强度理论，对成品身管进行校核计算安全系数结果如下：

表3.1  成品身管校核计算

距离 外径 内径 外径/内径 弹性强度极限 理论强度 安全系数N

0 201 168 1.20