电枢运动引起电磁发射轨道的动响应分析

论文摘要

近年来新兴起的电磁轨道发射技术突破了传统发射的各种固有限制与缺点,在一定程度上满足了人们对高发射速度的要求,从而开辟了发射技术上一条新途径。在电磁轨道发射装置的设计过程中,有很多问题需要解决。为了保证电磁轨道的射击精度,必须要保证轨道具有足够的刚度,即发射的过程中轨道位移要控制在一定的范围内。因此本文以分析电磁发射轨道动态响应为研究目的。首先本文介绍了电磁发射技术在国内外的发展历程与现状。基于电磁场理论得到了通电情况下电磁发射轨道内部电磁感应强度的分布情况,继而得到了把电流按线电流、面电流、体电流三种电流元考虑时电枢受到的推力及轨道间斥力,根据传热学基础得到了电枢通电受热膨胀对轨道产生的挤压力。轨道间斥力及电枢挤压力是引起轨道振动的主要作用力。其次本文将电磁发射装置的轨道简化为这两种载荷作用下弹性基础上的梁结构,根据梁的振动理论,建立动力学微分方程,应用数值分析方法求得了电枢对轨道挤压作用下的轨道的位移动态响应。通过算例分析得到了两种不同边界条件下轨道的位移-时间曲线,并且分析了电流强度、地基弹性系数、地基阻尼等参数对轨道位移的影响,从而为轨道的设计提供参考数据。最后根据动力学方程推导出了轨道的临界速度,并利用ANSYS软件对轨道临界速度进行了模拟仿真,得到了实际情况下电磁轨道发射时应避免的速度区间。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 电磁发射问题概述
• 1.2 电磁发射装置的主要结构与类型
• 1.2.1 电磁轨道炮
• 1.2.2 同轴线圈炮
• 1.2.3 重接式电磁炮
• 1.3 电磁轨道发射的研究历史及现状
• 1.3.1 电磁轨道发射的发展历史
• 1.3.2 电磁发射轨道动态响应分析的研究概况
• 1.4 电磁轨道发射的应用前景
• 1.5 本课题主要研究内容
• 第2章 电磁轨道发射的基本理论
• 2.1 电磁场理论
• 2.2 传热学基础知识
• 2.2.1 具有内热源物体的导热
• 2.2.2 具有内热源的平壁的稳定导热
• 2.3 弹性体振动的基本理论
• 2.3.1 梁的弯曲振动
• 2.3.2 主振型叠加法
• 2.4 本章小结
• 第3章 电磁发射过程中的受力分析
• 3.1 电磁轨道发射装置的物理模型及电枢受力分析
• 3.1.1 导轨线电流在电枢上产生的磁感应强度
• 3.1.2 导轨面电流在电枢上产生的磁感应强度
• 3.1.3 导轨体电流在电枢上产生的磁感应强度
• 3.1.4 电枢受力分析
• 3.1.5 电磁发射轨道的电枢效率
• 3.2 电磁发射轨道受力分析
• 3.2.1 导轨间斥力的计算
• 3.2.2 电枢与轨道间接触力计算
• 3.3 算例分析
• 3.4 本章小结
• 第4章 电磁发射轨道动响应分析
• 4.1 两端简支的轨道的动响应分析
• 4.1.1 发射轨道动力学方程的建立
• 4.1.2 振动微分方程通解的求解
• 4.1.3 振动微分方程特解的求解
• 4.1.4 算例分析
• 4.2 一端固定一端自由的轨道的动响应分析
• 4.2.1 发射轨道动力学方程的建立
• 4.2.2 算例分析
• 4.3 本章小结
• 第5章 电磁发射轨道临界速度分析及ANSYS 的仿真模拟
• 5.1 电磁发射轨道临界速度
• 5.2 基于ANSYS 电磁发射轨道临界速度分析
• 5.2.1 ANSYS 模拟仿真
• 5.2.2 COMBIN14 单元介绍
• 5.2.3 BEAM3 单元介绍
• 5.2.4 仿真计算结果
• 5.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果
• 致谢
• 作者简介