火炮作为近程作战的决胜武器，广泛装备于陆、海、空各个领域。身管是火炮的核心部件，长期服役于极端苛刻的环境中。目前普遍使用电镀Cr对火炮身管内壁进行防护，但Cr镀层质地硬且脆，几十年来其性能及处理技术没有根本性提升。与Cr相比，CrN等陶瓷镀层的强度、硬度和耐烧蚀、耐磨损性能更优，二者的复合化是未来身管内壁防护镀层的主要发展方向之一。为了更好地探究CrN/Cr复合镀层身管温度场和耦合应力场的变化，本研究利用有限元方法，用ANSYS Workbench软件进行仿真计算，取得了如下的研究成果：
首先，对Cr镀层身管的温度场和耦合应力场进行了有限元仿真计算，发现在单发射击时和在连发射击时，内壁温度和应力随发射时间变化的趋势与已有文献仿真结果吻合，温度峰值和应力峰值误差均在5%以内，随着发射次数的增加，温度峰值和应力峰值的增长率都在降低。该结果验证了本研究中火炮身管有限元建模的正确性。
然后，对CrN镀层身管温度场和耦合应力场进行了有限元仿真计算，发现CrN镀层身管温度随着发射时间的增加剧烈上升，然后急速下降，高温持续时间极短，膛底、身管中部、管口三个截面的内壁温度随发射时间的变化趋势一致，内壁应力随发射时间的变化最为剧烈，截面上的节点位置与内壁的距离越远，应力峰值越低，下降速度也越缓慢，同时将CrN镀层身管结果与Cr镀层身管结果对比，发现Cr镀层身管内壁温度更低，温度下降速度更快，CrN镀层身管的应力峰值更高，应力下降速度更快。
最后，对CrN/Cr复合镀层身管温度场和耦合应力场进行了有限元仿真计算，重点分析了CrN/Cr复合镀层身管内壁及镀层与钢基体结合界面的温度、耦合应力随发射时间的变化，并与Cr镀层身管对比结果。随着火炮发射，CrN/Cr复合镀层身管的内壁温度先上升再下降后趋于平稳，虽然最高温度高于Cr镀层身管，但复合镀层与钢基体结合界面的温度更低。CrN/Cr复合镀层身管的内壁应力先增大后稍有降低，而且与Cr镀层相比，复合镀层与钢基体的界面应力下降更明显。本研究结果表明，相比于Cr镀层，采用CrN/Cr复合镀层能大幅降低镀层与基体的界面温度、缓和应力，实现对火炮身管炮管基体的有效防护。
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