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摘要
火炮发射时，身管内膛受到火药燃气的剧烈冲刷作用，内膛镀层表面初始裂纹在燃气作用下发生损伤与扩展。为了研究燃气对镀层初始裂纹受力规律，建立了火药燃气流与含初始裂纹的镀层身管相互作用的“流-固”耦合有限元模型，利用达西定律描述燃气流在裂纹缝隙中的流动状态，在合理简化与假设的基础上，研究了不同火药燃气压力大小和裂纹角度对镀层初始裂纹受力的影响规律，计算得到火药燃气冲刷作用下裂纹的应力强度因子、裂纹尖端剪切应力和裂纹撕裂位移。结果表明：火药燃气流压力对裂纹尖端应力强度因子和裂纹撕裂位移影响明显；火药燃气流压力一定时，裂纹角度对裂纹撕裂位移和裂纹尖端剪切应力影响较为显著；随着裂纹角度的增大，裂纹撕裂位移逐渐增大，镀铬层裂纹扩展趋势也逐渐从横向张开扩展变为纵向拉伸扩展。该研究方法能够为身管镀层结构设计和提高身管寿命提供一定的指导。
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单位机电工程学院; 中北大学
