火炮射击时承受高温高压综合冲击载荷的作用,随射击发数增加火炮身管的强度会降低,当身管强度降低接近材料的屈服极限时,火炮身管容易产生破坏,从而影响火炮身管的使用寿命。本文针对某坦克火炮身管在射击时承受高温高压火药燃气的作用,分析身管在自然冷却时不同射击规则情况下身管温度的瞬态热响应、应力响应,研究身管的温度和应力场变化规律,并计算不同情况下火炮身管的疲劳寿命,以期为火炮身管的强度设计提供参考,主要内容和结论如下：采用有限元法研究了某坦克火炮身管的瞬态温度场,分析火炮身管在单发发射、慢射和速射状态下的瞬态热响应,通过仿真计算获得不同射击状态下的瞬态温度场,着重研究自然冷却方式下身管温度随时间的变化规律以及在径向和轴向的分布状态。在炮弹发射过程中,身管内壁在火药燃气作用下温度迅速升高,并从身管内壁向身管外壁进行热传导。每发射击瞬间火药燃气产生的热量在多发连续射击过程中并没有全部通过身管与外界的热交换传出去,身管的温度在多发连续射击情况下会持续升高,射击时间间隔越短,温度升高越快。这将对身管材料的力学性能和身管的强度结构产生严重的影响,使身管寿命大幅度下降,从而影响到整个火炮的整体性能。采用ANSYS软件中的直接耦合分析法研究了火炮身管的瞬态应力场,分析身管在不同射击状态下引起的应力场变化,研究应力场随时间变化规律及在轴向和径向的分布状态。在炮弹发射过程中,火炮身管内壁的Mises应力较高,身管内壁在极短的时间内产生较高的应力然后下降。沿身管径向各点温度应力上升下降都很快,温度应力呈内高外低的趋势,整个身管在同一时间达到峰值应力。慢速射击时,每次射击产生的峰值应力相差不大。快速连续射击时,身管内膛承受周期性的热脉冲作用,射击的瞬时性特点决定了这种热脉冲在身管内产生较大的应力,影响的区域仅局限在身管内壁。采用ANSYS软件进行了火炮身管的疲劳寿命计算,计算结果表明,火炮身管内壁在单发发射、10发慢射、10发快射情况下寿命分别为409发、356发和265发。该疲劳寿命结果仅限于身管内壁,在距内壁3mm处的身管内部,接近无限寿命,在使用过程中不会出现疲劳破坏。