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.     

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.     

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.     

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。     

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。     

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。     

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.     

火炮磁流变阻尼器的模型辨识与仿真

为研究磁流变阻尼器在火炮反后坐装置中的应用,以某磁流变阻尼器为研究对象,基于herschel-bulkley本构模型,建立了该阻尼器的准静态模型,根据阻尼器的实验数据,运用遗传算法对准静态模型中的屈服应力τy、粘性系数K、行为指数n、气囊的弹性系数k和初始力F05个参量进行了辨识。将拟合好的模型用于某23mm实验炮的后坐过程仿真,仿真结果表明,通过设置弹簧的刚度系数和初始力,选择合适控制电流,后坐阻力曲线可以获得很好的＂平台＂效果。     

火炮后坐试验装置冲击参数影响研究

炮口强冲击是一种技术可行的火炮动力后坐模拟试验方法。为保证该试验方法具有与实弹射击相似的后坐动态特性,通过建立力学模型及缓冲器的非线性模型,进而建立火炮后坐的运动方程;基于MATLAB软件,利用四阶龙格库塔法对运动方程进行了求解;分析了冲击质量、冲击速度、缓冲器的线性刚度、非线性刚度和阻尼对炮身后坐加速度的影响。该研究为火炮模拟试验装置的研制提供了理论依据。     

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。     

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。     

磁感应强度和阻尼通道间隙对某发射装置振动影响

本文主要研究磁流变阻尼器应用在高速、高冲击性环境下发射装置的反后坐装置中,其结构参数磁感应强度和阻尼通道间隙对发射装置的振动影响;采用有限元和abaqus软件二次开发平台相结合的方法建立该发射装置结构动力学有限元模型,改变磁流变阻尼器的结构参数模拟整个装置的发射过程,研究发射装置的振动特性.仿真计算结果表明,输入不同的电流值和不同的阻尼通道间隙值会对发射装置振动特性产生影响,在设计和应用发射装置上磁流变阻尼器时应给予重视.     

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。     

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.     

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。     

遥控武器站黏弹性胶体缓冲器试验研究

针对遥控武器站弹簧缓冲器刚度较大、阻尼较小导致射击密集度低及可靠性差的问题,研发了一种适用于遥控武器站的黏弹性胶体缓冲器。通过与现有的黏弹性胶体材料对比,配制了一种适用于遥控武器站、黏温特性较好的黏弹性胶体材料;按照遥控武器站原弹簧缓冲器性能及结构参数,设计了黏弹性胶体缓冲器样机,通过静压试验和落锤试验,分析对比黏弹性胶体缓冲器和弹簧缓冲器的力学特性;为满足减小后坐行程的要求,在不改变外部尺寸结构的基础下设计了新黏弹性胶体缓冲器,通过静压试验和射击频率模拟试验分析了新黏弹性胶体缓冲器的力学特性及射击频率适应性。试验结果表明：配制的黏弹性胶体材料黏温特性良好;黏弹性胶体缓冲器样机能量吸收率是原弹簧缓冲器的1.47倍,且无二次冲击效应;新黏弹性胶体缓冲器能量吸收率为77.28%,最大行程为7 mm,具有良好的射击频率适应性。因此,黏弹性胶体缓冲器具有较高的能量吸收率,能有效降低后坐行程,可适应遥控武器站不同射击频率工况,起到提高遥控武器站射击密集度和可靠性的目的。