焊接药筒机理及参数优化研究

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1、中北大学学位论文中北大学学位论文中北大学学位论文中北大学学位论文焊接药筒机理及参数优化研究摘要药筒是炮弹的重要组成部分。在弹丸发射过程中，保证药筒良好气密性能和顺利退壳是弹丸发射的基础，因此研究药筒的闭气机理和抽壳机机理具有重要的理论意义和实用价值。本文研究的内容是焊接药筒在火炮炮膛中的动态响应。首先，理论分析药筒的闭气机理并计算药筒的应力变化。根据药筒与炮膛的相互作用过程，利用弹塑性理论、轴对称理论等，建立药筒发射过程的仿真模型，分析药筒的动态响应。其次，传统研究中忽略温度的影响，本文引入温度因素，对药筒的传热过程和热变形进行探讨，根据药筒材料属性受热变化特性，仿

2、真研究焊接钢质药筒在高强压和热冲击耦合作用下的动态响应。仿真结果表明，热冲击使药筒抽壳力增大了16%。然后，采用APDL语言建立焊接药筒的参数化模型，分析筒体壁厚、筒口初始间隙、筒底内壁转角半径对药筒抽壳力的影响，同时分析膛压升速对药筒口部贴膛时间和贴膛压力的影响，得到抽壳力关于壁厚、初始间隙、内壁转角半径的变化特性和膛压升速与贴膛时间、压力的变化规律，同时得到壁厚和初始间隙的取值范围。最后，搭建Isight优化平台，基于LatinHypercube抽样方法，运用粒子群优化算法，对筒口壁厚和初始间隙进行参数优化分析，优化结果显示筒口壁厚为1.875mm、初始间隙为1

3、.452mm时药筒所需抽壳力最小。本文的研究成果对焊接钢质药筒的设计具有一定的理论价值和参考意义。关键词：焊接药筒，多参数，抽壳力，优化算法中北大学学位论文StudyontheMechanismandtheParametersOptimizationofWeldingCartridgeCaseAbstractTheweldingsteelcartridgeisanintegralpartofartilleryweaponsystem.Intheprocessofprojectilelaunching,thegoodairtightnessandthesmoothex

4、tractionofthecartridgeisanimportantguaranteeforthesafelaunchoftheprojectile.Therefore,itisofgreattheoreticalsignificanceandpracticalvaluetostudythegasmechanismandextractionmechanismofthecartridgecase.Themaincontentofthispaperisdynamicweldingsteelcartridgeinthegunbarrelinresponseto.Firs

5、tly,themechanismofcartridgeclosureistheoreticallyanalyzedandthestresschangeofcartridgecaseiscalculated.Accordingtotheinteractionprocessofthecartridgeandthebarrel,themathematicalmodelofthecartridgeandtubeisestablished.Theforceprocessofthecartridgeisanalyzedbyusingtheelastoplastictheorya

6、ndtheaxisymmetrictheory,andthedynamicresponseofthecartridgeissimulatedandstudied.Secondly,theinfluenceoftemperatureisneglectedinthetraditionalstudy.Inthispapertheheattransferprocessandthermaldeformationofthecartridgearediscussed.Basingontheheattransfercharacteristicsofcartridgematerial

7、properties,thedynamicresponseoftheweldingsteelcartridgeunderthecouplingofhighpressureandthermalshockisstudied.Thesimulationresultsshowthatthethermalshockthecartridgeextractionforceisincreasedby16%.Thirdly,usingtheAPDL(ANSYSParametricDesignLanguage)languageistoestablishweldingcartridg