身管强度与身管应力密切相关。身管应力既可以基于相关解析公式用Matlab软件计算,也可以采用有限元软件ABAQUS分析,对特定单筒身管和自紧身管实例,采用前述两种方法进行应力分析并比较,结果表明对弹性变形的单筒身管,两者分析结果基本一致,特征参数误差不超过2%;对塑性变形的自紧身管,两者分析结果差异也很小,两者计算出的自紧压力差异随着自紧度增大而增大,但不超过2%;ABAQUS计算的自紧压力和内壁径向应力绝对值差异也随着自紧度增大而增大,但不超过0.5%。

自紧身管是一种重要的枪炮身管,自紧身管强度与其管壁内应力分布密切相关。为理解不同强度理论下自紧身管的应力状态,基于第三强度理论解析解、第四强度理论开端解析解、第四强度理开端半解析解、第四强度理论闭端解析解,对某火炮身管截面制造时、制造后和射击时应力分布进行了数值仿真。其中,第四强度理论开端解析解为复杂的隐式公式,需要迭代求解。仿真表明不同强度理论下,自紧身管应力分布大致相似,只是第三强度理论采用treca屈服准则,第四强度理论采用mises屈服准则;第四强度理开端半解析解是对解析解的简化,但是应力分布不连续,属于第三和第四强度理论的混合;第四强度理论闭端解析解与第三强度理论解析解应力分布仅相差一个常系数。

自紧身管是高膛压火炮普遍采用的身管,目前均采用内自紧方式进行加工。为检验外自紧方式加工自紧身管的可行性,采用ABAQUS软件对身管内外自紧加工的应力分布进行了仿真分析。研究表明内外自紧都会导致身管内壁先于外壁塑性变形并达到一定的自紧度;内自紧可减小射击应力,外自紧会使射击应力增大;对于理想弹塑性材料,内自紧身管射击应力小于材料屈服极限,外自紧身管射击应力的塑变区域不超过制造时塑变区域,内外自紧方式均可以提高身管强度;达到同样的自紧度时,内外自紧身管具有同样的强度,但是外自紧需要的压力要小于内自紧压力。

为考查前冲原理直接用于某型带常规反后坐装置的大口径火炮的可行性,基于火炮反后坐装置反面问题模型,借助数值仿真方法,获得了该型火炮正常发射和前冲发射时的动力学特性曲线,对其动力学特性指标的变化原因进行了深入分析,探讨了减小后坐阻力峰值的技术途径。研究表明,带常规反后坐装置的大口径火炮前冲发射时,后坐阻力峰值增大,发射周期变短,后坐部分实际行程变短;通过在复进速度最大时击发或者对后坐制动器简单调整都不能有效降低后坐阻力峰值。

导致火炮反后坐装置密封件失效的关键参数是密封件的工作压强.在反后坐装置和内弹道模型基础上，通过数值仿真方法，获得了某型火炮工作过程中驻退机和复进机各腔室压强变化曲线。分析了火炮使用过程中装药号、药温、射角、弹重、药室增长量、节制环内径磨损量、液体温度等参数对压强峰值的影响，最后给出了各因素综合作用下压强的最大峰值。

指出了经典自动机理论中构件在弹簧作用下运动方程分压缩和伸张过程分别建立,以及引入弹簧做功效率处理方程均存在很大的不便性,并提出用振动理论中线性阻尼系统来研究自动机构件在弹簧作用下运动的思路,使方程形式更为统一,处理更为简单,最后用一个计算实例说明了该方法的可行性。

针对目前火炮单筒身管设计忽略轴向应力的问题,提出了身管轴向应力的计算方法,给出了单筒身管强度设计修正公式,并以某火炮身管为例,分析了考虑轴向应力后身管实际强度曲线和身管理论外形的变化.结果标明,考虑轴向应力后,身管各截面实际承压能力增大,从炮□到炮尾趋于更加安全,在炮尾端面,身管实际承压能力提高3 . 5 % ,压坑深度允许量增加6 m m .该研究为火炮身管的精细化设计和使用提供了参考.

为研究某三腿式大架超轻型155m m火炮的射击稳定性,在反后坐装置反面问题模型基础上建立了火炮射击虚拟样机并进行了仿真,研究标明：前后驻锄的跳起均要加以考虑;火炮重心位置对射击稳定性有较大影响;通过采用长后坐和将后坐部分后移射击能够满足周向射击稳定性。

为减小某型线膛火炮身管膛线起始部和炮口部导转侧力,编制了涵盖等齐、渐速、混合三种膛线类型以及常见膛线曲线的膛线导转侧力通用计算程序,构建了合理的目标函数,以膛线类型以及膛线曲线参数为自变量,分析了各参数变化对目标函数的影响,并用非线性优化算法、模拟退火算法和遗传算法对目标函数进行了优化,为该型火炮选取了合适的膛线类型和膛线曲线。研究也发现目前文献中推荐的正弦膛线曲线是不正确的。

为深入了解反后坐装置工作时各流路液压阻力大小采用数值仿真方法研究了某型火炮后坐和复进过程中液压阻力在总阻力中的比例、驻退机各流路液压阻力的大小关系。研究表明：后坐和复进时液压阻力均为总阻力的主要阻力;后坐时驻退机支流液压阻力远小于主流液压阻力复进时三条流路液压阻力较为接近。液压阻力的大小除了与漏口面积有关外与液流速度有很大关系。