随着科学技术的发展，现代飞行器的飞行速度和作战性能越来越优越，这就对防空武器的机动性、射频和射速提出了更高的要求，因此对于火炮的身管强度和散热性能的要求也就越来越严格。由火炮身管设计理论可知，在保证身管内径要求的情况下，可以通过提高身管外径或改进身管结构来提高其散热性能和强度。传统身管是一个圆环形的截面，为了提高其强度及散热性能，采用星形身管来满足此要求。本文就以某现有高炮身管为例，采用ANSYSWorkbench软件，对传统和星形两种身管进行结构FEA强度分析。
      本次分析中主要考虑身管，因此省略其他相关结构。先对传统身管进行强度分析，然后改进结构，对星形身管进行强度分析。图为传统身管与星形截面身管对比图。
      根据身管的实际模型和受力情况，对两种身管的计算模型做如下假设和简化：
      (1)在弹丸发射过程中，身管受到很大的火药燃气冲击力，弹丸本身质量对其影响较小，故忽略弹丸质量。
      (2)身管药室部外被筒约束，火药燃气冲击力对其影响大大减小，故施加约束为无摩擦的支撑约束，定义身管底端位移为。。
      (3)两种身管均为三维轴对称，同时受到轴对称膛压的作用，因此将模型简化为二维轴对称模型。
      在传统的身管分析中，人们往往将最大膛压施加到身管内壁上，这样不但不符合实际，而且造成了所分析的身管重量偏大。实际上，身管内壁所受的压力是随时间的变化而变化的。因此，对于本文中的两种身管，进行有限元分析时必须考虑到不同时刻身管内壁的受力各不相同。
      在火炮发射过程中，火炮药室部自始至终都承受膛压的作用，其压力曲线为一个完整的内弹道p-t曲线。在火炮发射过程中，随着弹丸的向前运动，位于弹丸前部的区域由于没有火药气体的作用，故没有受到膛压的作用，而弹丸后端的身管则受到了火炮膛压的作用。由于不同时刻和不同位置身管受到的膛压不同，本文将身管内壁分成20段。
      对模型施加载荷及约束，划分网格后计算。
      对于传统身管，其质量为284.4kg。结果显示身管的最大应力发生在t=3.11X10时，大小为641.83Mpa；炮口处压力为Wz=276.5MPa，发生在tlz=6.94X10时。传统身管的分析结果见图。
      该高炮身管材料为40Cr，其强度极限为980Mpa，因此该身管安全系数为n=980/641.83=1.53；炮口处安全系数为nz=980/276.5=3.54。由于火炮身管安全系数最低值的范围是：药室和弹丸导向部为1.2-1.3，炮口部为2.0-2.5。可见传统身管超出其安全范围。据此对星形身管进行设计并校核其强度。
      计算结果显示，星形身管的最大压力发生均符合要求。其质量为263.4kg，可见在保证身管强度的同时，达到了减轻重量的目的。
      在充分考虑身管膛壁压力的情况下，分别对传统身管和星形身管进行了有限元分析。在保证身管强度的情况下，改进身管结构，达到火炮的战地要求。同时，为火炮身管及其他结构的计算提供了一种新的计算方法。

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