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武器身管安全性问题的理论与数值分析

陈爱军

  本文以国防预研课题为背景,以武器身管为研究对象,应用了疲劳断裂理论和概率统计知识进行了身管安全性问题分析。论文所做的主要工作和研究成果如下:(1)通过有限元方法计算了身管在内压作用下的应力强度因子,比较了位移法和应力法的精度,并且研究了动态应力强度因子的规律性。(2)考虑武器身管材料具有强化和鲍辛格效应的实际性能,研究了自紧身管残余应力分布情况,并且同常用的理想弹塑性材料下自紧身管残余应力进行了比较。(3)武器身管内表面的疲劳裂纹考虑为边裂纹和半椭圆型表面裂纹两种形式,用权函数方法研究了身管在自紧残余应力、温度应力和装配应力作用下的应力强度因子。(4)设计了冲击内压循环加载实验装置,用模拟厚壁筒进行了疲劳扩展的试验研究,给出了试验方法,计算了模拟厚壁筒材料的疲劳扩展速率参数。(5)在武器身管安全性问题的研究中,考虑到身管的工作条件和材料参数的不确定性,按疲劳断裂理论和Monte Carol模拟给出了自紧身管的临界裂纹尺寸和疲劳寿命可靠性分析方法。通过数值模拟方法产生了一定容量的自紧身管的临界裂纹尺寸和疲劳寿命样本。用数理统计知识对样本进行了参数估计、分布检验,确定了样本的最佳分布。并且研究了自紧度、初始裂纹尺寸和温度应力对身管安全性的影响。本文的研究对保证武器身管的安全,避免灾难性事故的发生具有十分重要的意义。……   
[关键词]:武器身管;安全性;应力强度因子;自紧厚壁筒;疲劳与断裂;权函数法
[文献类型]:博士论文
[文献出处]:南京理工大学2003年