碳纤维等级对迫击炮复合身管多目标优化设计的影响

作者：李博; 熊超; 邓辉咏; 殷军辉; 高建勋; 李泽斌

来源：工程塑料应用, 2017, (12): 64-69.

• 复合身管
• 内衬预应力
• 缠绕张力
• 多岛遗传算法
• 抗弯刚度 composite barrel
• liner prestress
• winding tension
• multi-island genetic algorithm
• flexural stiffness

将高性能碳纤维用作迫击炮身管外部增强层,可大大降低身管质量。在湿法缠绕工艺中,针对缠绕张力对金属内衬的强化效应,基于正交各向异性材料的厚壁圆筒理论和基于小变形假设的弹性叠加理论,提出了适用于多角度分层缠绕的内衬预应力离散叠加算法。针对复合身管中受内压的薄壁内衬碳纤维缠绕圆筒典型结构,以复合身管质量和抗弯刚度为优化目标,提出了基于多岛遗传算法的复合身管多目标优化设计方法。通过不同材料搭配方案的Pareto解集对比表明,M46方案相比T300和T700方案质量更轻、刚度更高,其中Ni_2/M46方案优化效果最好,说明高模量碳纤维更具轻量化优势,并通过有限元仿真和水压试验验证了优化结果的有效性。

• 单位
  中国人民解放军陆军工程大学