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《南京理工大学》 2012年
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复合材料枪管的理论及应用研究

吴其俊  
【摘要】:枪管是自动武器的主要构件,在自动武器所有组件中,它的质量所占权重较大,因此,枪管轻量化技术在自动武器减重设计中占有极为重要的地位。改进枪管结构、采用轻量化材料是枪管轻量化的有效途径。目前对轻量化炮管的力学性能及温度特性研究已经较为深入,轻量化炮管已进入广泛应用阶段。与炮管相比,枪管具有管壁薄、承受连发冲击、热容量小等特点。因此,炮管的轻量化技术对枪管的轻量化设计具有一定的借鉴价值,却不能照搬应用到枪管中来。 本文主要研究内容及结论体现在以下几个方面: 1.基于复合材料细观分析理论,采用细观解析分析法和有限元分析法,分别导出了各向异性混杂复合材料宏观性能参数(宏观热膨胀系数、宏观弹性常数、宏观导热系数)的预测方法和预测模型。 2.基于连续损伤力学理论和扩展的蔡-吴失效准则,采用以能量为基准的刚度退化方法预测了钢-碳纤维/聚酰亚胺复合材料枪管的渐进破坏模式和破坏过程。破坏模型考虑了碳纤维/聚酰亚胺复合材料的三种破坏模式:纤维断裂,聚合物基体损伤和界面剪切失效。同时采用该模型预测了复合材料枪管的屈服内压和爆破内压。并采用曲线拟合优化法,对纤维缠绕角进行了高效的优化。 3.论文提出将分段缠绕法应用于复合材料枪管的制造,从而提高枪管的散热性能,对一个标准射击周期内层合枪管和分段缠绕复合材料身管的温度场采用数值计算方法进行了分析和对比,采用红外实时测温方法对分段缠绕复合材料枪管在一个射击周期内的温度场进行了试验研究,试验结果验证了理论计算的可靠性。 4.在连发射击状态下,对设计加工的带金属内衬分段缠绕复合材料身管的瞬态温度场和应力场采用有限元数值模拟的方法进行三维耦合分析,由于考虑了枪管的整体结构,耦合分析的结果更为详尽和直观,对复合材料枪管的工程应用具有较好的参考价值。 5.在VB程序设计环境中,开发了复合材料枪管综合分析软件,软件包括复合材料宏观性能预测模块、破坏过程分析模块、温度场分析模块、全枪管分析模块等模块功能。
【学位授予单位】:南京理工大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:TJ203.1

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【引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 王振兴;原梅妮;李立州;向丰华;张明;;镀镍缠绕式复合材料身管径向散热过程的数值模拟[J];火炮发射与控制学报;2015年03期
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 张熠;狙击榴弹武器系统设计与研究[D];南京理工大学;2018年
【参考文献】
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10 王兆清;张景涛;李淑萍;;计算复合材料有效弹性模量的重心有限元方法[J];复合材料学报;2007年06期
中国博士学位论文全文数据库 前4条
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中国硕士学位论文全文数据库 前4条
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【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王振兴;原梅妮;李立州;向丰华;张明;;镀镍缠绕式复合材料身管径向散热过程的数值模拟[J];火炮发射与控制学报;2015年03期
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10 何才启;晏飞;;纤维缠绕球形贮箱刚度分析[J];载人航天;2013年06期
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1 孙颖颖;高分子复合材料导热性能的调控机制研究[D];华北电力大学(北京);2018年
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10 牟娟;钎焊金刚石工具钻削碳/环氧复合材料的基础研究[D];南京航空航天大学;2013年
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2 王月桐;镀铬身管力学特性和铬层裂纹扩展分析[D];中北大学;2018年
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7 苏艾;内嵌式信息系统与炮身的集成设计与分析[D];南京理工大学;2016年
8 张艳蓉;某大口径狙击步枪枪管弯曲变形的分析与研究[D];南京理工大学;2016年
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10 肖春芽;基于均匀化极端复合材料微结构拓扑优化设计[D];湘潭大学;2015年
【同被引文献】
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1 靳鹏;董世运;张晓东;汪笑鹤;;环氧树脂表面化学镀镍层制备及结合力评价[J];中国表面工程;2011年03期
2 吴其俊;赫雷;曾鑫;周克栋;李峻松;;分段缠绕复合材料枪管温度场的数值模拟与实验研究[J];弹道学报;2010年04期
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1 杨松;某新型中等口径警用自动防暴枪技术研究[D];南京理工大学;2017年
2 任琳;大口径狙击步枪低后坐及低冲击技术研究[D];中北大学;2016年
3 石立雄;枪管寿命技术研究[D];南京理工大学;2016年
4 闫建伟;基于多失效模式的枪械关重件使用寿命分析[D];南京理工大学;2016年
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6 易智;微后坐力自动机动力学分析[D];南京理工大学;2016年
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【二级参考文献】
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3 王兆清;张景涛;李淑萍;;计算复合材料有效弹性模量的重心有限元方法[J];复合材料学报;2007年06期
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2 李学斌;正交各向异性圆柱壳静动态特性分析及比较研究[D];华中科技大学;2004年
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