火炮磁流变后坐阻尼器的设计与磁路分析

研究了高冲击载荷作用下的火炮磁流变后坐阻尼器,设计了一多阶带槽且经过光滑处理的长行程磁流变阻尼器,运用电磁场有限元分析软件对阻尼器结构与磁路耦合问题进行了求解,分析了线圈绕向、活塞和钢筒部件材料、饱和电流、阻尼通道等各种工况下阻尼器磁场分布情况,给出了冲击载荷下的磁流变后坐阻尼器磁路设计一般准则.数值计算结果表明设计的长行程火炮磁流变后坐阻尼器满足结构与磁路设计要求.     

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.     

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。     

复合阻尼结构减振参量的有限元仿真计算及优化分析

针对由约束阻尼结构和离散型阻尼器组成的复合阻尼结构,建立了有限元仿真模型,利用大型有限元程序NASTRAN对其进行了复特征值分析.与实验结果比较表明,所建立的有限元模型能较好地分析计算结构在不同方向上的减振特性.基于提出的有限元仿真模型,分别对复合阻尼结构的约束阻尼结构和离散型阻尼器进行了优化分析,得到具有更佳减振效果的复合阻尼结构.     

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。     

舰船导弹贮存装置振动控制

针对舰上导弹在贮存状态下受到的振动可能影响其技术状态的问题,运用有限元法对其贮存装置的振动控制进行了研究。建立了平板结构的有限元模型,经过模态分析与谐响应分析得到其振动与减振特性。在此基础上,建立了某型导弹单层贮存状态下贮存装置和导弹的组合有限元模型,分析了贮存装置敷设不同厚度阻尼层时组合体的振动特性,并分析了四层贮存状态下贮存装置及弹体关键位置在阻尼处理前后振动响应变化的情况。研究表明:阻尼处理后导弹的振动都显著减小;导弹的不同位置阻尼减振的效果有所不同;阻尼层越厚减振效果越明显,但是当阻尼层达到一定厚度之后,单纯地增加厚度减振效果并不会显著增加。     

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.     

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。     

带梯形截面导磁环的全通道有效车用磁流变减振器设计

车用磁流变减振器(MRD)往往结构尺寸较小,且传统的车用MRD阻尼通道有效工作长度较短,输出阻尼力小,导致其工程应用受到限制。针对这一问题,提出一种带梯形截面导磁环的新型全通道有效MRD以增大阻尼通道有效工作长度,减缓磁饱和,并基于磁流变液流变特性和流体动力学理论给出了具体的结构与磁路设计计算方法,将5种不同结构的MRD进行有限元仿真对比。通过阻尼特性测试试验,分析其阻尼特性并与普通MRD、带弯曲磁路全通道有效MRD进行对比,应用线性二次高斯(LQG)控制器进行减振性能分析。研究结果表明：新型全通道有效MRD能够显著提高阻尼通道有效工作长度,达到阻尼通道全长的99%以上;新型全通道有效MRD能改善小尺寸MRD易发生磁饱和的问题;在相同电流激励与尺寸约束下阻尼通道的磁场强度分布更均匀,平均磁场强度更大,具有更大的输出阻尼力;新型全通道有效MRD在结构尺寸小的同时具有更大的输出阻尼力;新型全通道有效MRD相对于普通MRD具有更好的减振性能,能够进一步降低车辆的簧上质量加速度与轮胎动变形21.51%和1.43%。该研究能有效扩宽小尺寸MRD的实际应用范围,具有一定的工程应用价值。     

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.     

车载火箭发射系统模态分析与试验研究

为提高火箭炮的寿命及射击精度,通过试验模态分析法进行火箭炮系统模态测试。获取结构固有频率、 模态振型和阻尼比等模态参数,分析在不同胎压、支撑高度下系统的振动特性,为火箭炮结构系统的振动特性分析、 振动故障诊断和预报以及结构动力特性的优化设计提供依据。简化模态测试试验过程,将测试获得的整车模态振动 参数与有限元仿真结果对比分析。仿真结果验证了有限元分析的精确度,提高了计算模态分析的应用价值。     

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。     

某共架发射装置结构设计与静力学仿真分析

为满足2种不同型号导弹基于同一发射装置实现共架发射的设计需求,从机械适配性的角度提出了共架发射装置机械结构的设计方案; 构建了主要结构件的物理模型,并开展装配体干涉检查; 采用有限元分析方法,研究了3种典型混装方案下全车载荷的分布情况; 选取最为恶劣的负载方案,对比分析了起落架水平与竖直2种工况时车架与副车架的等效应力分布与结构变形情况。结果表明:3种混装方案下的载荷分布情况差别不大,各车轴所承受负载大致按照5:4:5:6的比例分布; 副车架主体结构与耳轴装置连接处是车体应力最集中、变形量最大的区域,其结构强度满足设计要求。本文提出的设计思路与仿真结果可为同类型产品的设计提供一定的借鉴与参考。     

油机激励下轮式车载武器发射指向精度仿真

为分析油机振动对轮式车载高精度武器发射指向精度的影响,分析了发射车的结构布局。在考虑底盘悬架、轮胎弹性和油机支架柔性以及锁紧销座内部摩擦的基础上进行受力分析,建立了发射车刚柔动力学模型。根据油机振动试验数据施加振动载荷并建立了校验模型,仿真分析了油机振动在发射车上的传递特性,以及发射装置随动调转-悬架轮胎弹性-油机振动冲击复合激励下的发射指向精度。仿真结果表明,悬架和油机支架柔性对油机振动吸收作用明显; 油机振动传递至发射装置后,其残留振动仍会影响发射指向精度。     

防空导弹起落架结构振动特性仿真分析

为了研究导弹发射时起落架结构的振动特性问题,利用三维建模软件和有限元分析技术建立了防空导弹发射装置的刚柔耦合动力学模型,深入研究了起落架结构的振动响应和变形情况。通过模态分析和谐响应分析,获得了在燃气流冲击作用下起落架结构的振动频率、模态振型以及结构应力的频率响应曲线。经验证,仿真与试验数据相一致。研究结果表明:模型较好地反映了起落架结构的振动特性,为进一步研究发射装置振动,避免共振等不良现象的发生提供理论参考。     

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。     

某新型自动发射系统动力学仿真研究

为了探索武器设计参数对自动机运动特性的影响,以某新型自动发射系统为研究对象进行模拟和动力学仿真研究。在已有三维模型的基础上建立该系统的多刚体动力学模型,运用 ADAMS 软件,对自动机的运动学和动力学进行仿真,验证自动机动作的可靠性;根据本发射装置曲直兼容、点面杀伤及枪管双向缓冲等特点,分别建立发射2种不同弹药(穿甲弹和榴弹)和有无前冲击发的工况模型,分析自动机运动特性,验证其兼容发射特性;通过改变设计参数值,得出参数变化对自动机运动的影响规律。结果表明：武器设计参数对自动机运动规律的影响并不成特定的规律,设计者需综合分析各参数变化对其运动特性的影响,寻求最佳参数匹配方案。     

高冲击载荷作用下筒型电磁阻尼器动力学特性研究

为探究筒型电磁阻尼器在高冲击环境下的制动效果,开展了高冲击载荷作用下筒型电磁阻尼器的动力学特性研究。基于ANSYS Maxwell电磁学有限元软件建立筒型电磁阻尼器二维数值仿真模型;通过对数值模型进行计算,获得筒型电磁阻尼器在冲击载荷作用下的阻尼输出特性和动力学特性,研究分析了内筒和外筒电磁阻尼力的分布特点;重点探究了导磁筒厚度、导电筒厚度、气隙宽度以及磁靴厚度等参数对动力学特性的影响。研究结果表明:双筒型电磁阻尼器的阻尼力主要由内外导电筒提供,外导电筒占据主导部分;内外导磁筒厚度在一定范围内不会对阻尼力产生影响。