电磁轨道发射系统的机电耦合非线性动力学分析

发布时间：2020-06-23 11:36

【摘要】：电磁轨道发射系统是一种先进的电磁弹射装置,该装置具有速度快、精度高、射程远、威力大、体积小、重量轻、运行和维修费用低廉等优点,但在发射过程中存在着机械和电磁力共同作用下的非线性耦合振动,影响该装置的动态性能和发射精度。因此,对电磁轨道发射系统的机电耦合非线性动力学问题开展研究具有重要的理论意义和实用价值。本文建立了电磁轨道发射系统的机电耦合动力学模型,对电磁导轨的非线性自由振动、强迫振动和参数振动等问题进行了系统的研究,本文主要包括以下内容:推导了电磁导轨所受的电磁力计算公式,根据导轨所受电磁力随系统参数的变化情况,给出了电磁力的回归公式;同时对电系统的耦合振荡进行了分析。结果表明:在一定条件下,电系统很小的电压波动可能导致导轨上很大的动态电磁力。建立了电磁导轨的机电耦合动力学模型,利用L-P法求得了系统非线性自由振动时域响应的近似解析解和振动频率方程,分析了系统的动态响应和固有频率随系统参数的变化规律。结果表明:为了满足精度要求,位移变化引起的动态电磁力泰勒展开式需取到三阶非线性项。建立了电磁轨道发射系统在电流和速度两种激励下的动力学方程式,运用小参数法求解了电磁导轨的受迫振动微分方程,研究了当激励频率远离和接近固有频率时电磁轨道发射系统的动态响应,讨论了临界速度对导轨动态响应的影响规律,分析了电磁轨道发射系统的受迫振动特性。结果表明:在大电流、小间距、导轨高度、宽度和刚度较小时,非线性因素对电磁轨道发射系统动态特性的影响不可忽略。建立了电磁轨道发射系统导轨在刚度波动下的参数振动微分方程式,在分析系统参数振动稳定图的基础上,讨论了系统参数对系统稳定性的影响规律;研究了不同稳定状态和不同激励频率下电磁轨道发射系统的动态响应特性。应用数值仿真软件Matlab及R-K算法,模拟了系统弱非线性振动的动态响应,确定了解析法求解的适用范围,验证了理论分析的正确性。
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TJ866

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本文编号：2727268