李 强，李鹏辉，赵君官，茹站勇

（1.中北大学动力机械系，山西 太原 030051；2.中国船舶重工集团公司第713研究所，河南 郑州 450015）

速射武器身管在发射过程中随着连发数的增加，热应力逐渐成为影响身管应力的主要因素。虽然自紧残余应力可以有效抵消部分火药燃气压力，但同时又与热应力的方向相同，使身管内的压缩切向应力提高，使身管产生塑性变形，从而使局部区域的应力重分布。姚建军等［1］、佘建生［2］采用间接耦合的方法，分析了不考虑屈服时速射武器身管在火药燃气压力和温度共同作用下的温度和应力。胡振杰［3］分析了大口径火炮连发时身管的应力，但由于射速很低，与速射火炮身管应力有很大不同。火药燃气压力和热应力对身管的作用是瞬态冲击，因此采用直接耦合的方法和足够小的计算时间间隔，有利于充分地将这两者对身管的瞬态动力响应计算出来。本文中，针对速射火炮镀铬自紧身管（射速800min－1），考虑火药燃气和热应力作用，使用Ansys有限元分析软件，建立身管膛压最高处截面的平面有限元模型，采用直接耦合方法，模拟连发过程中自紧身管的应力和塑性变形，分析残余应力的变化规律。

1 热结构耦合基本方程

火炮在发射时，身管承受强烈的热冲击和压力载荷冲击作用，热结构耦合问题基本方程包括考虑身管结构变形的热传导方程和考虑惯性效应的热弹性方程。

根据热力学和传热学关系，可导出热传导基本方程式［4］