枪管的质量在自动武器全重中占有较大比例,这种现象在大口径机枪中尤为突出。为了满足自动武器进一步轻量化的要求,需要寻求用轻质、高刚强度新型复合材料设计枪管的技术途径,探索适合于复合材料枪管的设计理论及设计方法。论文的研究工作,旨在为研究与开发复合材料枪管提供理论依据及实用方法。针对枪管射弹数量多、发射频率高等特点,以减轻枪管重量为主要目标,并兼顾枪管射弹精度、使用寿命及可制造性等要求,提出了由耐热材料衬管、金属内管及外部复合材料组成的复合层合管结构模型。为研究复合层合管应力应变状态及管壁温度分布规律,采用弹性力学广义胡克定律、三维层内二次破坏准则及热传导控制方程,创建了复合层合管强度力学模型及温度场物理模型。依据所建立的理论模型,并利用有限差分离散、追赶递推等数学方法,在VB程序设计环境中开发了复合材料枪管强度及温度场数值仿真分析软件,对多方案复合层合管进行应力、应变、强度及温度场的数值模拟与分析。在ANSYS有限元软件平台上,建立复合层合管有限元分析模型,用以求解在多种复杂载荷状态下的强度问题,并计算了复合层合枪管的固有振动频率。围绕论文研究需要,测试了复合层合管管壁应变、传热效应及动态温度,利用试验及有限元分析所获数据,验证了复合层合管力学及温度场分析模型的正确性。提出了“预加温强化模拟试验”方法,经过衬管材料耐热性能的评估试验,筛选出有应用前景的衬管材料。通过对于大量算例的数值模拟及试验研究,获得了复合层合枪管重要结构参数的控制范围,并探讨了适合于大口径机枪复合层合枪管的射弹模式,在设计复合材料枪管时可供参考。