身管内膛磨损作为一个多学科问题,直接影响着大口径火炮的内弹道性能和使用寿命,而内弹道性能直接决定了火炮的战斗能力,是火炮重要的战术技术指标。通常在进行武器设计和制造过程中,科研工作者们很少从身管的失效机理角度进行考虑,很大程度上都是依赖于试验数据和经验方法进行研究。本文主要从烧蚀磨损和机械磨损两个方面研究身管内膛磨损,主要包括:目前对于身管烧蚀磨损的研究停留在热因素和化学因素,往往忽略机械因素的影响。针对这一问题,提出了摩擦温升模型,将机械运动产生的摩擦热归纳到热因素中;在此摩擦温升模型的基础上,更新了身管烧蚀磨损材料退化模型,从而获得全新的身管内膛烧蚀磨损材料退化公式。并通过有限元法模拟了整个身管内膛烧蚀磨损发生发展过程,结果显示:烧蚀磨损主要集中在坡膛及膛线起始部,整体呈现单峰状分布,最大磨损量可达1.8mm。为了准确地描述火炮发射过程中机械磨损的影响规律,基于Archard磨损理论将摩擦磨损引入到火炮发射过程,修正内弹道过程的摩擦系数计算公式,在此基础上推导了适用于火炮发射过程的摩擦磨损材料退化模型;将冲击磨损引入了火炮发射过程,基于弹性力学推导了冲击过程作用时间,在此基础上推导出了冲击磨损材料退化模型。并通过有限元法遍历了整个身管内膛机械磨损发生发展过程,结果显示:机械磨损主要集中在炮口,磨损量分布较为均匀,普遍可达0.4mm。提出了两种降低身管内膛磨损以提高使用寿命的方法。一种是三层电镀(镀铜-镀镍-镀铬)镀层提高身管内膛耐高温、耐摩擦、耐冲击性能,通过有限元法遍历整个身管内膛磨损发生发展过程。另一种则是结构优化设计,通过拟定火炮与弹药参数试验设计表,建立有限元模型并进行计算求解,依据求解获得的数据样本,建立表征身管内膛磨损程度的优化设计近似模型;使用近似模型替代原始有限元模型,选用遗传算法进行寻优计算,求得身管内膛磨损目标函数最优解。