使用自紧技术可以使火炮身管内壁产生有益的压缩残余应力,压缩残余应力可以抵消一部分由内压产生的拉应力,因此可提高身管的强度和疲劳寿命。目前,液压自紧技术和机械自紧技术都已得到工程应用。然而残余应力的准确测量一直是一个待解决的问题。本文在沙赫镗削法基础上,提出了用光纤Mach-Zehnder传感器对自紧身管进行残余应力测量的方法,为自紧技术理论和实践提供参考。本文主要取得了以下成果:(1)对自紧身管半精加工和精加工进行了理论分析,并以此为基础,基于有限元分析软件ANSYS,对液压自紧身管的内外表面切削加工过程进行有限元仿真分析,研究了不同自紧度、不同壁厚比、不同硬化系数和不同加工顺序对最终残余应力变化量的影响。同时,对ANSYS的工具条按钮进行二次开发,每次分析只需点击工具条上相应的按钮即可实现相应的分析,使得仿真分析过程更为简洁,效率更高。(2)本文提出了在沙赫镗削法的基础上用光纤Mach-Zehnder传感器测量自紧身管残余应力的方法。自紧身管镗削过程中外表面的应力变化与模拟管弹性加载后卸载时外表面的应力变化趋势类似。因此,为了降低实验难度,又能达到实验目的,本文在厚壁铝合金模拟管加载和卸载时对其外表面进行应力测量。同时,为了增加可靠度,实验过程中同时用电阻应变片传感器和光纤Mach-Zehnder传感器测量圆筒外表面的应力变化情况。(3)将电阻应变片传感器测量结果、光纤Mach-Zehnder传感器测量结果、仿真结果和理论计算结果进行分析,得出了光纤Mach-Zehnder传感器具有线性度好、灵敏度高、偏差小等优点。从而也证实了将光纤Mach-Zehnder传感器用于自紧身管残余应力测量的可行性和优越性。