冲击载荷下磁流变阻尼器动态特性试验分析

应用于火炮反后坐装置中的磁流变阻尼器工作在高冲击、高速环境下,因此对所设计长行程磁流变阻尼器进行了冲击试验,测试其在冲击载荷下的动态特性及性能指标。通过采用非线性最小二乘法对试验数据拟合,基于Herschel-Burkley磁流变液非线性本构特性的平行平板恒流模型,提出了冲击载荷下磁流变阻尼器的动态特性模型。并利用该数学模型对磁流变阻尼器在反后坐装置应用中的可控性进行了深入讨论。理论分析表明：在火炮反后坐装置应用中,利用磁流变阻尼器阻尼力可调特性,可以实现理想的后坐动态特性。     

冲击载荷下磁流变阻尼器的设计与分析

自动武器的后坐阻力直接影响着武器的射击精度.为了改善武器反后坐装置的缓冲减振性能,通过分析自动武器的后坐运动,建立了冲击载荷下磁流变阻尼器的设计模型,确定了阻尼器的结构参数、控制策略,数值分析了在不同磁场强度、后坐速度下阻尼器的特性曲线,并在减振器示功试验台上进行了测试,试验数据表明,磁流变阻尼器具有很好的阻尼平台效应,可有效抑制冲击载荷的作用.研究结果对自动武器的后坐阻力控制提供了有价值的参考.     

某火炮磁流变缓冲阻尼器的设计与分析

针对火炮冲击型磁流变(MR)阻尼器的特点,基于Herschel-Bulkley本构模型,建立了某火炮实验研究用磁流变后坐缓冲阻尼器的平行板一维层流模型。在ANSYS软件中建立了阻尼器流口的电磁有限元模型,求得了平行板流口间磁流变流体（MR流体）的磁通密度。将MR流体流动模型和流口有限元结果相结合,获得了不同MR流体行为指数和不同磁场作用下阻尼力随活塞速度的变化规律。建立了火炮和磁流变缓冲阻尼器后坐运动方程,计算了不同MR流体行为指数下,火炮与磁流变阻尼器的动力学特性,评价了MR流体行为指数对磁流变阻尼器性能的影响。数值计算结果表明,所设计的磁流变阻尼器满足设计要求。     

基于Herschel-Bulkley模型的火炮磁流变后坐阻尼器设计

针对火炮磁流变(MR)阻尼器的特点,以某25 mm口径试验火炮为研究对象,基于Herschel-Bulkley模型,建立了该25 mm试验炮磁流变后坐阻尼器的平行板一维层流模型,得到不同MR流体行为指数和不同磁场作用下阻尼力随活塞速度的变化规律,确定了磁流变阻尼器的主要技术参数.建立了火炮后坐运动方程,评价了MR流体行为指数对后坐阻尼器性能的影响,此指数越大,阻尼器所产生的阻尼力也越大,火焰的后坐位移和后坐速度也越小.计算结果表明,所设计的火炮MR阻尼器满足设计要求.     

冲击载荷下磁流变阻尼器单神经元PSD算法研究

利用磁流变阻尼器阻尼力连续动态可调的特点,将其应用在自动武器后坐缓冲系统中,以解决其不可控的问题。根据磁流变阻尼器动力学模型,对武器后坐过程进行分析,得出其动力学方程;利用单神经元PSD算法鲁棒性强,易于达到全局最优的特点,设计了控制器;通过仿真和试验验证,数据显示本算法对磁流变阻尼器可以实现很好的控制效果,有效地抑制了冲击载荷对后坐系统的影响,实现了后坐力"平台"效应,为自动武器的可控后坐缓冲系统研究提供了有价值的参考。     

冲击载荷下磁流变减振器的动态特性研究

磁流变液作为一种新型的智能材料,其优异的特性已经引起国内外专家学者的重视,并对其工程应用作了深入地研究,磁流变减振器已成为减振工程中最有前途的装置之一.本文以火炮反后坐装置为应用背景.探讨了冲击载荷下磁流变减振器的动态特性并进行了实验研究,对磁流变减振器在冲击载荷下的可控性作了研究.     

强冲击载荷下永磁式电涡流阻尼器阻力特性及优化研究

为研究并减弱永磁式圆筒型电涡流阻尼器在强冲击载荷下去磁效应对火炮后坐阻力的影响,根据其工作原理,对永磁体励磁等效处理,得到不同磁体数目下后坐阻力。建立电涡流阻尼器动力学模型,分析了去磁效应的存在,研究了不同磁靴厚度、内筒厚度、外筒厚度对阻力特性的影响。对内筒分段处理,建立强冲击载荷下后坐阻力优化模型。通过最优拉丁方进行试验设计,利用径向基神经网络与带精英策略的非支配排序遗传算法对后坐阻力规律进行多目标优化研究。研究结果表明：优化后后坐阻力曲线平台效应增强,优化方法、对象有效;涡流阻尼力由强变弱、复进机力占主导时的后坐阻力峰值分别降低了12.6%、2.3%,有效减弱了电涡流阻尼器后坐过程去磁效应的影响。     

磁流变阻尼器动力学模型及其应用

介绍了磁流变体的特点和磁流变器件在国外研究和发展状况，并讨论了磁流变阻尼器在火炮反后坐装置上的应用。从材料流变特性和动力学、机械学、电磁学的角度出发，建立了磁流阻尼器的动力学模型，应用该模型可由磁流变阻尼器设计参数得到其动力学特性曲线。     

磁流变装置结构与磁路耦合有限元分析

利用ANSYS有限元软件的电磁场模块对磁流变阻尼器磁路与结构耦合进行有限元分析,分析了电流强度、铁芯结构的几何形状等对磁流变阻尼器的磁场分布及产生的阻尼力大小的影响,使设计出的磁流变元件结构紧凑,能够在通入尽可能小的电流时提供更大的阻尼力,为磁流变阻尼器结构设计和性能分析提供了依据.     

火炮反后坐多级独立式磁流变缓冲器可控性分析

针对火炮反后坐缓冲应用场合,设计了多级可独立加载电流式磁流变缓冲器。依据45°射角下理想后坐阻力变化,分析该缓冲器在3种不同工作模式,即统一加载、组合控制及开环级联下的动态响应特性。冲击实验结果表明：在非可控区域内,单出杆式磁流变缓冲器动态过程存在气体压缩阶段,导致后坐阻力与速度存在明显的滞后现象;而在可控区域内,以2 A总电流输入为前提,组合线圈（线圈级数大于或等于2）工作模式下所产生的最大库伦阻尼力显著优于等值加载情况;开环级联控制模式能有效地降低后坐峰值阻力和延后其出现时刻,逼近理想缓冲效果,同时也对缓冲器最大有效行程提出了更高的要求。通过分析比较得出,基于时间和空间二维电流加载次序,该缓冲器可实现灵活多变阻尼特性输出,在较大射角的火炮反后坐缓冲系统中具有一定的可控性。     

永磁式电磁阻尼器磁性能解析计算及阻尼特性分析

Halbach永磁阵列作为一种新型的永磁体排列形式,以其优异的磁场利用率和自屏蔽性能逐渐受到广泛关注,以该永磁阵列为结构基础的电磁阻尼器相较于其他的结构形式表现出更好地磁场性能。以Halbach永磁阵列电磁阻尼器为研究对象,分析它的阻尼特性。首先根据阻尼器的结构形式建立了相应的数学分析模型,并利用分层理论对其进行了解析推导,同时建立有限元模型,并进行了互相印证。计算结果表明,初级与次级相对速度到达临界速度值时电磁阻尼力最大,若相对速度继续增大电磁阻尼力反而减小。通过引入火炮后坐运动方程,分析强冲击载荷下电磁阻尼器的电磁阻尼力、后坐速度和后坐位移规律,确保在后坐过程中后坐速度不超过临界速度。通过有限元法研究了不同气隙宽度和内筒厚度对电磁阻尼力的影响,结果表明电磁阻尼力随着气隙宽度的增大而减小,内筒厚度过大会导致电磁阻尼力曲线呈现出“马鞍”型。合理地选择结构参数能够避免退磁现象,确保所设计的电磁阻尼器能够满足使用要求,为电磁阻尼器的设计提供了参考。     

某航炮缓冲器优化设计

为解决航炮因口径增大导致炮架承受过高冲击力的问题,对航炮缓冲器进行优化设计。将航炮缓冲器的 环簧结构改为环簧-液压结构,对缓冲器的结构及工作原理进行说明,构建后坐前冲阶段动力学模型,对后坐阻力的 变化规律进行分析,对改进后的结构进行参数优化,并对其进行仿真分析。结果表明：使用改进后的缓冲器可以有 效地降低航炮射击过程中的后坐、前冲力及后坐、前冲位移,并且能达到浮动射击的效果。     

考虑边界滑移和惯性效应的磁流变液缓冲器特性分析

为满足某埋头弹火炮反后坐装置对不同弹种发射时的可调节适配性,并在满足最大后坐力的同时减小最大后坐位移,提出了一种基于多级环形通道的磁流变液缓冲器。利用有限元方法分析了缓冲器磁路,得出了阻尼通道平均磁感应强度与励磁电流的关系;利用安东帕流变仪测试数据,辨识了磁流变液在零磁场和磁场下的模型参数;建立阻尼通道中磁流变液的流动微分方程,在考虑惯性项和边界滑移条件下,得出了阻尼通道内磁流变液的流速分布特征,推导了缓冲器的阻尼力与活塞速度之间关系;根据理论研究结果,制作磁流变液缓冲器,构建了落锤冲击实验台,并进行不同冲击速度的冲击实验。研究表明：不同惯性效应和边界滑移条件下磁流变液流动速度分布规律相似,但流动速度峰值不同;边界滑移系数为0.000 1时磁流变液缓冲器的理论缓冲力与实验值接近;在冲击速度为1.55 m/s、电流从0 A变化到3 A时,缓冲力峰值增大了15 000 N;在冲击速度为1.90 m/s、电流从0 A变化到4 A时,缓冲力峰值增大了25 000 N.     

基于有限元分析的磁流变阻尼器动态响应

针对阻尼器特殊的结构特点,通过静态磁场仿真确定阻尼器的磁路结构。利用ANSYS 软件对阻尼器进 行瞬态磁场有限元仿真,获得阶跃电压作用下阻尼器的瞬态磁场响应过程,通过与简化数学模型的对比得出涡流对 阻尼器电磁响应时间的影响,并由磁场有限元仿真结果获得流道内磁流变液的剪切屈服应力时程曲线。通过阻尼器 动态响应时间测试实验获得激励电流作用下阻尼力的实测响应时间。结果表明：计算获得的剪切屈服应力时程曲线 与阻尼力的实测响应过程基本吻合,说明电磁响应是影响磁流变阻尼器动态响应的主要因素。     

降低火炮后坐力技术概述

低后坐力技术是协调火炮威力、机动性和精度三者之间矛盾的关键技术。降低火炮后坐力技术主要有前冲技术、超长和串联超长后坐技术、二维后坐技术、炮口制退器技术、膨胀波减小后坐力技术和电（磁）流变技术。前冲后坐技术需要适应多种装药的变化，要有专门的卡锁装置，迟发火或瞎火时需采取相应的安全措施，尤其要解决首发射击精度问题。膨胀波火炮红外目标特征太明显，要求能精确控制火炮相关机构，需系统、全面地研究探索内弹道技术、火炮自动机技术等相关技术。在火炮设计过程中，应对各种降低后坐力的技术进行综合分析与对比，提出相容性好的低后坐力技术应用方案。