随着身管武器装置的迅猛发展,发射膛压、发射精度和发射安全性的指标也在不断提高,这一领域的研究进展受到了世界各国的广泛关注。身管结构作为身管类武器发射装置的核心部件,需要在外力作用下维持内部结构的稳定性,因此身管结构必须有良好的机械强度和刚度。同时还需要尽可能降低结构的重量以满足武器装置的轻量化。纤维缠绕复合材料具有比重轻、比刚度大、比强度高和可设计性强的独特优势,同时纤维缠绕中的大张力缠绕工艺可以在缠绕过程中提供身管结构所需要的压紧力,这些特点完美地契合了身管结构的使用要求。但大张力缠绕工艺复杂,力学分析方法与常规张力明显不同,因此研究大张力缠绕的工艺实现和身管结构中的大张力缠绕力学分析方法是十分重要的。本文首先从复合材料基本力学理论、纤维缠绕原理和有限元仿真基本方法入手,确定了大张力缠绕复合材料的力学分析思路,为复合材料结构的解析计算与有限元仿真提供理论依据。其次,从大张力缠绕工艺角度出发,对不同复合材料体系进行了比较,对最适用于身管大张力缠绕的复合材料体系测试了不同缠绕张力下的材料力学性能参数,为大张力缠绕力学分析中材料参数输入奠定了基础。再次,以大张力缠绕轴对称回转体结构为研究对象,通过解析计算的方法揭示了大张力缠绕结构内部应力分布的变化规律,并据此对身管缠绕的大张力缠绕张力制度进行了优化设计。使用有限元仿真的方法对相同模型进行了验证计算,仿真结果与解析结果相互吻合,验证了有限元仿真方法的可行性。随后,使用前文验证的有限元仿真方法,对一种简化身管模型的大张力缠绕结构进行力学分析,揭示了身管大张力缠绕过程中缠绕应力、芯模表面接触压力的分布规律,计算了身管内部压缩应变与缠绕厚度之间的关系,并预测了抵抗一定内腔斥力作用时身管结构所需要的大张力缠绕厚度。最后,对身管模型开展了大张力缠绕实验,测试了大张力缠绕过程中身管内部结构压缩应变与缠绕厚度之间的关系。对缠绕完成的身管模型开展斥力实验,测试了身管内部结构的压缩应变与身管内腔加载斥力大小之间的关系,将两者测试结果分别与有限元仿真结果对比,验证了大张力缠绕结构有限元仿真方法的正确性。