ABAQUS复合材料模拟身管设计(2)
复合材料作为一种新兴的可设计材料，经过数十年的发展与应用，复合材料先进技术在国防科学技术上起到关键作用，是设计研究先进武器系统的重要技术。复合材料技术的应用可以很大程度提高武器系统的性能，提高武器系统的承受能力，所以，国内外都把复合材料技术作为军事关键技术。在美国的关键技术计划中规定：在2006年达到先进复合材料在这个武器系统中得到应用的目标【1】。复合材料的综合性能能够满足各种新型武器系统的性能要求，先进复合材料的应用已经从战略武器普及到常规兵器的应用当中，大大推进了武器系统轻量化和军事技术的进步与发展。
复合材料在火炮身管上的应用，主要基于减少火炮身管的重量，大幅度延长火炮身管的使用寿命，进而提高火炮的各项性能的目的。在国外，复合材料在火炮身管上的研究起步比较早，国外开展过大量的各种实验，其中取得了好多重大进展与突破。国内对于这项技术的研究开展的相对要晚很多，在结构材料、制造工艺到分析设计方法等各方面技术上，都和国外有比较大的差距，相对于复合材料身管这一相对具体的应用领域，则更大大落后于国外，目前国内还没有一套比较在完整的考虑多种因素条件下的复合查看身管结构分析设计方法和相应的系统平台。
本次论文主要内容——复合材料身管基本强度理论、复合材料模拟身管结构设计，在传统身管设计基础上，利用有限元ABAQUS辅助分析，对复合材料身管进行模拟设计，并对其进行有限元分析和优化。
1.1.1 复合材料在火炮身管上的应用现状和发展趋势
1.1.2 复合材料结构分析与优化研究现状和发展趋势
1.2本文的主要工作
本文主要在国内外对常规武器应用复合材料的研究成果所取得的成就基础上，借助计算机辅助设计，有限元分析，在经典火炮身管设计理论的基础上，主要对复合材料身管的强度特性、近似建模等方面的问题，对复合材料身管进行了模拟设计，主要目的在于建立一套相对全面的复合材料模拟身管设计方法和有限元分析方法。
本次设计所研究的内容主要有以下几个方面：
（1）复合材料模拟身管设计。内容包括：①基于各向异性材料力学的理论基础，建立复合材料身管的力学结构理论模型；②基于火炮身管设计经典设计理论，建立理论模型；③通过计算获得复合材料身管应力应变关系，采用复合材料强度判断准则来进行强度校核。
（2）复合材料模拟身管刚强度计算。研究内容包括：①利用有限元软件ABAQUS对复合材料身管进行近似建模；②进行静载压力仿真，输出应力应变云图及曲线。
（3）复合材料身管结构设计方案改进。主要内容包括：①改变复合材料模拟身管的参数
进行应力计算；②对比原始方案得出参数改变对复合材料身管应力的影响。
2 复合材料结构基本理论
2.1概述
复合材料由于具有可设计性等独特的优点，在实际工程中得到了非常广泛的应用，复合材料的非均匀性和各向异性，使得复合材料结构基本理论的建立是基于各向异性材料力学和非均质力学的，基于细观力学基础上的复合材料各组分材料的力学性能与相对的复合材料宏观力学性能之间的关系。本次设计所所选择的复合材料身管采用碳纤文增强复合材料，针对这种类型的复合材料，在宏观力学和细观力学分析方法基础上，从复合材料力学广义虎克定律、复合材料应力应变转换、单向复合材料弹性特性、复合材料细观力学以及强度破坏准则等多个方面进行了比较完整的描述。