舰炮抽筒子疲劳裂纹扩展分析与试验

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1、学校代码：10289分类号：TJ391密级：公开学号：149020038江苏科技大学专业硕士学位论文（全日制专业学位）舰炮抽筒子疲劳裂纹扩展分析与试验研究生姓名倪路瑶导师姓名朱永梅申请学位类别专业硕士学位授予单位江苏科技大学学科专业机械工程论文提交日期2017年5月2日研究方向舰船结构强度分析论文答辩日期2017年6月5日答辩委员会主席王明强评阅人2017年6月5日分类号：TJ391密级：公开学号：149020038江苏科技大学硕士学位论文舰炮抽筒子疲劳裂纹扩展分析与试验学生姓名倪路瑶指导教师朱永梅教授江苏科技大学二O一七年六月AThesisSubmittedinFulfillmentofth

2、eRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringAnalysisandtestofFatigueCrackGrowthofNavalGunExtractorSubmittedbyNiLuyaoSupervisedbyProfessorZhuYongmeiJiangsuUniversityofScienceandTechnologyJune,2017江苏科技大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文

3、的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：年月日江苏科技大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权江苏科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于：(1)保密□，在年解密后适用本授权书。(2)不保密□。学位论文作者签名：指导教师签名：年月日年月日摘要摘要抽筒子是炮闩抽壳机构的重要部件，在抽壳过程中

4、由于受到较大的应力作用极易产生疲劳裂纹，在连续的作业下裂纹会发生扩展，甚至出现断裂现象，因此，开展对炮闩抽筒子的疲劳裂纹扩展寿命研究，对确保抽壳机构的可靠性和舰炮的战斗力有着十分重要的意义。本文以某炮的炮闩机构为研究对象，对抽壳作用力进行了理论分析，采用实验法研究了炮钢的断裂韧度和裂纹扩展速率，结合扩展有限元法探索了抽筒子裂纹扩展的规律，获取了抽筒子材料的断裂公式，并对抽筒子的裂纹扩展影响因素做了探究。首先，对抽筒子的断裂机理展开了探究。以疲劳裂纹扩展方程与扩展速率方程为依托，从材料的阻碍裂纹扩展的功能及承受载荷的两个方面，研究了控制疲劳裂纹扩展速率的几个要素。得到了设置几组各异的应力比、断裂

5、韧度、参数C、参数m时，裂纹扩展与应力强度因子幅值的相对关系。也讨论了材料的裂纹生长速度的试验结果与工程应用。然后通过对抽筒子材料做了断裂韧度试验，使用标准的三点弯曲试样，对45CrNiMoVA材料的断裂韧性做了研究，给材料阻碍裂纹扩展的能力找出了断裂力学依据。试验得出，45CrNiMoVA的材料断裂韧性值是73.2155MPa·m1/2。由45CrNiMoVA材料CT试样在室温下的疲劳裂纹扩展速率试验，得到了疲劳裂纹扩展量a与反复加载次数N的关系，并确定了裂纹扩展速率与应力强度因子的关系，建立了计算45CrNiMoVA材料裂纹扩展寿命的Paris公式。再以弹塑性力学为依据，对炮膛和药筒之间的

6、抽壳力做了理论计算。结合柔体动力学方法，在ABAQUS中对抽筒子进行了分析，找出了抽筒子易发生断裂的危险部位和应力值。将抽筒子的裂纹特征简化为含边缘裂纹的板状结构，通过扩展有限元法计算了裂尖应力强度因子，再和理论计算结果做比较，验证了方法的可行性，并绘制了应力强度因子范围和裂纹长度的关系曲线。最后，建立抽筒子的裂纹扩展寿命评估方法，基于Paris断裂公式，预估抽筒子的裂纹扩展寿命。基于扩展有限元方法，对抽筒子进行裂纹扩展模拟分析，研究了载荷条件、裂纹特征对裂纹扩展寿命的影响。关键词抽筒子；应力强度因子；裂纹扩展速率；扩展有限元；裂纹扩展寿命IAbstractAbstractTheextract

7、orisanimportantcomponentofbreechextractionmechanism,andworkunderlargestressintheextractionprocess.Thefatiguecrackisfoundintheextractor.Thecrackwillextendincontinuousoperation,eventheextractorwillbebro