符史仲， 杨国来

(南京理工大学 机械工程学院， 江苏 南京 210094)

0 引言

火炮身管是一种典型厚壁圆筒结构，通过自紧工艺，不仅能提高身管强度和寿命，还能减轻身管质量、提高火炮的机动性能。在自紧加工过程中，对残余应力的计算准确与否将直接影响到自紧身管弹性承载能力及疲劳强度等的设计计算，因此建立一种能准确描述身管材料机械特性的本构关系模型至关重要。

炮钢是身管的主要材料之一，具有以下材料性能：1)正向加载时应力变化较小，近似线弹塑性模型；2)卸载时的弹性模量略低于加载时的弹性模量；3)反向屈服应力小于正向屈服应力，具有明显的包辛格效应；4)反向加载时应力、应变具有明显的非线性关系。为了描述炮钢的上述特性，许多学者提出了相应的材料模型。李开平[1]以有限元模拟液压自紧身管，建立各向异性混合硬化模型，考虑屈服面的平移、缩放和旋转，残余应力计算值与试验值吻合较好，但该模型的材料参数较难通过试验获取。韩锦章[2]引入包辛格效应曲线，提出了基于Prager模型的非线性混合硬化模型，建立自紧厚壁圆筒模型，发现计算值与试验值吻合，而由于包辛格效应曲线需多次进行不同预应变下的拉压试验，获取困难。颜勇等[3]基于Mroz多屈服面模型，建立4段线性模型用于近似描述炮钢的本构关系模型，分析了自紧厚壁圆筒残余应力分布情况，计算值与试验值吻合，但多屈服面模型建模复杂，材料参数多。……