电磁轨道炮发射过程的轨道变形研究

电磁轨道炮发射电枢过程中,移动载荷对轨道的作用会引发轨道挠度变形。本文依据试验电流波形数据确定电枢速度和滑动距离,根据弹性梁的动力学响应方程,考虑电枢的作用力及磨损,求解了轨道的挠度幅值。对比了电枢作用力和轨道斥力对轨道变形幅值的影响,获得了轨道的挠度变化随轨道位置和发射时间的变化曲线,为进一步分析轨道炮寿命和绝缘支撑体结构设计提供参考依据。     

电磁轨道发射装置导轨动力学响应分析

为分析电磁轨道发射装置中导轨在发射过程的动力学响应,将分布式移动电磁载荷作用下的导轨简化为伯努利-欧拉梁,建立了悬臂支撑约束下的导轨振动控制方程。采用分离变量法求解高阶偏微分方程,通过模态叠加导出了给定初边界条件下的导轨振动解析解和临界速度表达式。分别计算分析了电枢匀速运动、典型电流驱动下变加速运动时导轨的动力学响应特征,讨论了导轨振动响应的临界速度效应。结合电枢在膛内的运动过程,分析了导轨的振动挠度、速度和横向加速度等参量的变化规律。研究结果可为发射器封装结构的设计提供一定的理论依据。     

高阶单步法求解非线性动力方程的研究

应用高阶单步法来求解非线性动力方程?(t)=G(Z,t)Z(t)+H(t)。根据泰勒展开的思想提出该文预估式,将已有的高阶单步法转为隐式方法,进行多次预估校正即可求解;另一种思路是把非线性部分看作非齐次项处理,在形式上化为线性系统?(t)=GZ(t)+H(Z,t),推导了新的高阶单步法逐步积分算法,该文方法为隐式方法,同样进行多次预估校正即可求解。数值算例论证了这两种求解思路的有效性。该文扩大了高阶单步法的适用范围。     

方口径电磁轨道发射装置导轨及壁板的动力响应

本文将方口径电磁发射装置的导轨及壁板简化为双层弹性基础梁,分别采用Heaviside函数和Dirac函数表示随电枢移动所产生的均布电磁力和电枢作用在导轨上的集中载荷,建立了导轨及壁板的动态响应方程。应用模态正交性及正则化原理,求得了导轨及壁板的位移和应力的解析解。通过算例,分析了给定运动及结构参数的情况下,导轨及壁板的动力响应,并将解析解与采用ANSYS数值分析结果进行了比较,佐证了解析解的可靠性。本文的研究结果可为方口径电磁轨道发射装置的动态特性分析奠定了基础。     

电磁轨道发射状态下导轨的动态响应

当导轨通入电流时,电枢受到推力作用沿轨道移动;同时,电枢经过的导轨受到安培力和电枢压力的作用。由于导轨外部的外包层将对导轨起到弹性支撑的作用,因此,可将导轨简化为弹性地基梁。应用二维Fourier积分变换,导出了导轨在移动荷载作用下动态挠度的一般解。根据电磁场理论、传热学,以及弹性力学的基本方程,可以得到电枢受到的推力、导轨相互作用的斥力和电枢作用在导轨上的压力的表达式,从而得到了电磁轨道发射状态下导轨挠度解的具体形式,并且分析了通入电流、导轨尺寸、外包层刚度等参量对导轨动态响应的影响     

电场对TiO2-C-Al系燃烧合成过程的影响

以3TiO₂+3C+(4+x)Al反应体系为对象, 直接燃烧合成致密的TiC-Al₂O₃-Al复合材料。着重研究了电场对该体系燃烧合成过程的影响。结果表明: 外加电场的焦耳热效应可提高体系的绝热燃烧温度, 从而突破燃烧合成反应的热力学限制; 电场可改变体系的燃烧合成反应的模式; 随着电场强度的增加, 自蔓延燃烧温度和速度均提高, 而合成材料组织中Al₂O₃和TiC晶粒尺寸逐渐减小; 当体系中过余Al量x为14mol、 外加电场强度E为25V/cm时, 可直接燃烧合成相对致密性为92.5%的TiC-Al₂O₃-Al复合材料, 且合成的Al₂O₃和TiC晶粒尺寸细小(0.2~1.0μm), 在金属Al中分布均匀。      

冲击载荷下CFRP及GFRP层板断裂韧性的研究

利用Hopkinson杆加载装置, 对带有单边切口的炭纤维增强复合材料(CFRP)及玻璃纤维增强复合材料(GFRP)层板试件进行冲击拉伸加载实验。根据一维应力波理论求得作用于试件上的载荷P(t)和试件加载点的位移δ(t)。 根据试样中应力随时间的变化历史σ(t), 并基于断裂韧性测试原理, 建立了动态应力强度因子K_Ⅰ (t)响应曲线。利用柔度变化率方法确定起裂时间, 分别得到在两种加载速率下CFRP、 GFRP层板的动态断裂韧性。结果表明, 随着加载速率的提高, 这两种复合材料的断裂韧性降低。      

含小净距隧道岩石边坡地震动力特性的大型振动台试验研究

为研究含小净距隧道岩石边坡在地震作用下的动力特性,设计了一个比尺1∶10的含小净距隧道岩石边坡的大型振动台试验模型,试验以汶川波（WC）作为振动台激振波,采用水平（x）向、竖直（z）向和水平竖直（xz）向三种激振方式,研究地震作用下边坡的加速度响应特性和动位移响应特性。试验结果表明:1） 边坡加速度放大系数沿坡面向上呈现出先减小后增大的非线性变化特征,边坡会改变输入地震波的频谱成分,对高频段地震波存在滤波作用。2） x、z单向激振下边坡加速度放大系数随着加载加速度峰值的增大而增大,xz双向激振下则随着加载加速度峰值的增大而减小。3） 以3/5坡高为界,此高度以下,边坡对竖向地震波的放大作用大于对水平向地震波的放大作用,在此高度以上则刚好相反。4） 边坡水平方向位移主要受水平向地震波的影响,且随着激振加速度峰值的增大而增大。5） 以4/5坡高为界,此高度以下动位移峰值增大趋势缓慢,此高度以上,动位移响应峰值急剧增大,且在坡顶处产生最大的水平位移。6） 边坡的动位移响应与地震波的激振方向和测点位置有关。试验研究结果对含小净距隧道边坡抗震设计及其地震动力反应特性的研究有一定的指导意义。     

汽车控制臂衬套在整车工况下的有限元仿真

汽车控制臂衬套对汽车的操控性和舒适性都有很大影响,分析橡胶臂衬套在整车载荷中的变形规律对于产品设计和验收有很大意义。该文首先分析了控制臂衬套在整车中的受力特点;然后进行了橡胶部件的力学性能实验,确定了材料模型和参数;对控制臂衬套在球头销处承受整车x向和y向载荷的工况进行了仿真。结果表明控制臂衬套在该文安装方式下,整车x向力下后衬套的变形接近K1方向;在整车y向载荷下,后衬套变形可以忽略,载荷主要由前衬套承担。该文对衬套刚度设计和台架疲劳寿命实验有指导意义。     

轨道炮固体电枢的设计

目的　设计固体电枢的传导性和电枢 -轨道的接触区几何形状 .方法　对理论模型与实验结果进行对比分析 ,寻求最佳结果 .结果　在趋肤深度远小于轨道电阻层厚度以及使用φ=2 0°,d0 =(5～ 1 0 ) mm的梯形固体电枢时 ,VSE影响最小 .结论　采用具有一定传导性电枢和梯形电枢可以减小速度趋肤效应 (VSE)的破坏作用     

浅析行波感应发射器脉冲电源的理论设计

行波感应发射器是电磁发射器的一种,它是利用脉冲或交变电流产生磁行波来驱动带有线圈的或磁性材料的发射体的发射装置。文中是采用脉冲来产生磁行波的,所以脉冲电源尤为重要。文中介绍了行波感应发射器的工作原理以及脉冲电源的结构组成,并给出了脉冲变压器的详细设计方法。然后在此基础上,对控制系统的各组成部分进行了详细的设计。尤其重点阐述了IGBT的驱动和保护。     

前混合磨料水射流对HTPB推进剂的切割 工艺参数优化研究

利用前混合磨料水射流，对高、低两种燃速的HTPB推进剂开展切割试验，着重研究不同切割条件下工艺参数对切割效率的影响，进而为工艺参数优化提供理论依据。选取切割速度（v）、出口压力（p）、磨料浓度比（T）和靶距（L）4个工艺参数为主要影响因素，以最大切割深度（H）作为切割效率的衡量指标，分别通过单因素试验和正交试验进行分析，进而完成工艺参数的优化。试验结果表明，最大切割深度随切割速度的增加而减小，且单位时间内的切割面积存在最佳值；随着出口压力的增加，最大切割深度在特定范围内近似线性增加，并逐渐趋于平缓；磨料浓度比与靶距和最大切割深度均存在最佳对应关系。正交试验结果表明，切割速度对指标影响较为显著，靶距等3个工艺参数的影响相对较小。该研究可为前混合磨料水射流作为HTPB推进剂的工程化处废技术提供理论支持。     

基于最大坡度法提取非平稳信号小波脊线和瞬时频率

提出一种基于最大坡度法的非平稳信号小波脊线提取和瞬时频率识别新方法。该方法首先对非平稳响应信号进行连续复Morlet小波变换,其时间轴、小波尺度轴及小波系数模值构成一个三维坐标系（x, y, z）;其次从预先设定的小波脊线初始点出发,在一定范围内进行搜索,并分别计算其在时间-尺度平面（x-y）的距离、z方向的距离及小波脊线的坡度值。最后,求解位于最大坡度方向上的各空间点并将其连接成线即为所求的小波脊线。采用三个非平稳信号数值算例和一个拉力时变的拉索试验验证了最大坡度法的有效性,并与基于小波系数模局部极大值的脊线提取方法、动态规划法及瞬时频率理论值进行比较。数值模拟和试验结果表明,该方法能够有效提取非平稳响应信号的瞬时频率,且识别精度优于基于小波系数模局部极大值和基于动态规划的小波脊线提取方法。     

Q345试件细观损伤的声发射量化评价实验研究

根据金属塑性材料细观损伤理论及微孔洞损伤机理,建立以孔洞扩张比V_G为损伤变量的声发射量化评价模型。以Q345钢圆棒缺口试件拉伸断裂过程为例,获取材料从屈服到断裂过程声发射信息;采用Gurson- Tvergaard-Needleman (GTN)模型,模拟得到Q345试件拉伸过程细观损伤参量数值解。结合声发射测试和数值模拟结果,建立Q345试件拉伸过程孔洞扩张比的声发射累积撞击计数N量化评价公式。结果表明:Q345钢从屈服到断裂过程N与V_G函数关系分为线性损伤及非线性损伤两个阶段,并确定当N达到128个时,材料处于损伤临界转变点。     

基于速度的显式等效力控制方法的研究

该文采用等效力控制(EFC)来求解在实时子结构试验中的速度差分方程,采用反馈控制取代数学迭代来求解非线性动力方程。谱半径分析表明,由于准确地模拟了速度响应,结合显式Newmark-β算法的等效力控制方法的稳定界限与系统的阻尼系数无关,在不同阻尼比下稳定界限保持为Ω=2,具有良好的数值特性。而直接预测速度的中心差分法和采用线性插值模拟速度的平均加速度等效力控制方法,其稳定界限随着系统阻尼比的增大而降低,对于过阻尼结构(阻尼比大于1),原本无条件稳定的平均加速度等效力控制方法变为条件稳定:对于阻尼比为1.05的动力系统,其稳定界限为Ω=1.45。最后,采用该文方法对安装磁流变(MR)阻尼器的单自由度结构的地震响应进行数值分析,结果表明该文方法能正确跟踪结构速度和位移命令,因而对于速度相关型结构体系,具有良好的适用性和精确性。     

舰载导弹箱式发射装置综合测控系统

提出了一种以 VXI总线为核心的舰载导弹箱式发射装置综合测控系统 ,介绍了基本结构、组成和功用 ,并对舰载导弹箱式发射装置中贮运发射箱 (STL )内环境监控、导弹综合测试、发射过程控制、射击参数装定以及应急状态自动处理等进行了设计     

环氧沥青混凝土裂纹起裂与失稳扩展的临界特征

为了获取环氧沥青混凝土的裂纹起裂与失稳扩展临界点,重构了环氧沥青混凝土非均质(集料、砂浆和空隙)多层次(矿料级配)结构三维虚拟试件,采用离散元方法实施了单边切口小梁虚拟三点弯曲试验,借助数字摄像法捕捉了室内小梁试件表面裂纹发展情况,分析了裂缝发展过程中裂缝尖端张开位移(CTOD)和裂缝口张开位移(CMOD)之间的变化关系。研究结果表明:裂尖张开位移δ₂₅参数的使用为理解实际流入断裂带用于裂缝扩展的那部分能量开辟了一条新思路;裂缝尖端张开位移和裂缝口张开位移关系曲线的两个转折点描述了裂缝起裂和临界失稳扩展状态,环氧沥青混凝土断裂过程中裂缝的扩展经历了起裂、稳定扩展和失稳扩展3个阶段;δ₂₅-CMOD曲线分析法可以作为研究沥青混凝土材料断裂行为的辅助手段。     

FeCoZrNbB合金的晶化过程及磁性能

采用单辊快淬法制备Fe_81-xCo_xZr₇Nb₂B₁₀(x = 2, 4, 6) 系非晶合金,并对该系非晶合金进行热处理。利用X射线衍射和振动样品磁强计研究FeCoZrNbB 合金系的晶化过程和磁性能。结果表明,Fe_81-xCo_xZr₇Nb₂B₁₀(x = 2, 4, 6) 系合金在快淬速率为30 m/s时完全形成非晶。Fe₇₉Co₂Zr₇Nb₂B₁₀合金的晶化过程为非晶→非晶+α-Fe→α-Fe + Fe₃Zr + Fe₂Nb_0.4Zr_0.6;Fe₇₇Co₄Zr₇Nb₂B₁₀与Fe₇₅Co₆Zr₇Nb₂B₁₀合金的晶化过程相同为非晶→非晶+α-Fe→ α-Fe + Fe₃Zr →α-Fe + Fe₃Zr + Fe₂Nb_0.4Zr_0.6。Co 含量的增加抑制了退火后α-Fe晶相的形核,并促使Fe 3Zr化合物更易析出。Fe_81-xCo_xZr₇Nb₂B₁₀(x = 2, 4, 6) 合金的比饱和磁化强度( M_s) 和矫顽力 ( H_c) 随退火温度的变化趋势相同。530℃ 之前退火,随退火温度的升高M s增加并不明显 ; 530℃之后退火,M_s迅速上升。530℃ 退火,H_c达到最小值;高于530℃ 退火,H_c随退火温度的升高而增加。      

超声作用下激光熔覆SiC/316L复合涂层残余应力数值模拟

通过施加动态边界条件和超声振动热效应转化相结合的方法近似处理超声振动边界条件,研究了超声作用下激光熔覆SiC/316L复合涂层的残余应力,并探讨了超声振幅和扫描速度对复合涂层残余应力的影响。根据优化结果采用超声辅助激光熔覆制备SiC/316L复合涂层。结果表明:超声振幅和扫描速度对涂层表面x方向应力、y方向应力、界面处剪切应力和von Mises应力均有明显影响。当超声振幅为10 μm,扫描速度为10 mm/s时,SiC/316L复合涂层有较好的残余应力缓和效果。超声空化或机械效应及声流作用促使SiC/316L复合涂层组织得到明显细化,且SiC颗粒均匀分布。      

基于PIV技术的沉桩过程土体位移场模型试验研究

基于粒子图像测速(PIV)技术,利用自行设计的静压桩自动沉桩模型试验系统,对沉桩过程中桩周土体位移场进行测量。在沉桩过程中,利用CCD(charge coupled device)高速工业相机连续拍摄试验观测面上桩周土体变形的灰度图像,然后对初始点和峰值点进行分析,得到位移场分布。研究了不同沉桩深度、桩-土摩擦系数和桩尖形式情况下沉桩对周围土体位移场的影响规律;相应试验结果与圆孔扩张理论解进行对比分析,其径向位移变形的规律基本一致,验证了模型试验的可靠性。相对常规试验方法,该试验操作简便,对环境要求不高,可以进行非插入式全场测量。研究结果表明:在该文试验条件下,对于平底圆桩,沉桩过程对桩侧土体位移影响范围在8R附近,对桩端底部土体影响范围在4R附近;桩身摩擦的存在使得桩侧向土体位移影响范围增大2R左右,对桩端底部土体位移基本没有影响。当桩尖角度由0°变化为45°时,桩侧的水平和竖向位移均增大,桩端底部的竖向位移明显减小;而桩身摩擦对其水平位移和竖向位移影响不大。