复合型轨道应力场和温度场的理论及数值模拟分析
发布时间：2021-08-27 17:45
电磁炮发射时会产生大量的热,这些热量主要来源于轨道通电后产生的焦耳热,这些热量大部分被轨道吸收。轨道中热量的增加致使温度急剧升高,高温使得导轨表面部分材料发生脱落、气化,甚至是电离,这加剧了轨道表面的烧蚀现象。虽然铜轨道具有良好导电性,能保证电枢的发射速度,但在高温下铜的强度低、耐磨性能差,因而降低了轨道的使用寿命,限制了其在大功率重复发射中的应用。而铜基复合型轨道在保证高电导率的基础上,改善了轨道内表面的机械性能,既保证弹丸的发射速度,又能提高轨道表面的强度和耐烧蚀能力,因此在现代轨道炮的设计中得到了人们的重视。本文主要研究了铜基复合型电磁轨道的接触应力,并应用数值模拟的手段分析了其在发射状态下多物理场的耦合状态。将铜基复合型轨道简化为均布载荷和集中力作用下的半平面接触问题,应用平面弹性理论得到了轨道复合层的应力分布,并在此基础上给出了轨道基层局部的拟合后载荷表达式,进一步得到了轨道基层的应力场。应用Comsol Multiphysics软件对复合轨道发射状态下的多个物理场进行了耦合分析,得到了发射时轨道间、电枢内部的磁场分布,给出了轨道及电枢上的电流密度分布,并进一步计算出了在发射...
【文章来源】：燕山大学河北省
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
地基高能反卫星武器示意图
图 1-2 全尺寸模型电磁轨道炮英国 BAE 公司和美国海军在研究电磁炮项目上有广泛的合作，BAE 公司是世界最大军品公司之一。2006 年 7 月英国 BAE 和美国军方签订了价值 1470 万美元的军事合同，用于研究舰载电磁炮，对于电磁炮的多种样式进行初步设计。2007 年BAE 公司向美海军提供了一门 32MJ 实验性电磁炮，美海军在 2012 年对电磁炮进行实地射击测试，并利用 BAE 公司提供的这门 32MJ 试验性电磁炮成功的将发射里程超过了 160km，这说明电磁炮应用到实战已经迈出了重要的一步[7]。2013 年 9 月美海军授权与 BAE 公司签订了命名为“电磁轨道炮研制高速弹丸”的合同，该合同将分为三个阶段执行，目前美国电磁炮的研究已经从实验室试验研究阶段转向人工测试阶段[8]。日本在二战前期军事力量比较强，在电磁炮上也投入了大量的财政支出，在 20 世纪 80 年代后期日本对电磁跑的研究处于鼎盛时期，对等离子体电枢研究比较成熟，目前日本主要对小口径电磁轨道炮进行研究。同时德国、法国、荷兰及意大利等国家也对电磁轨道炮进行研究，只是对于美国来说稍微落后，目前正处
图 1-3 美国试射电磁炮被击穿的钢板射技术除了在军事上有广阔的应用前景外，同时也可以在民交通运输方面，中国制造了磁悬浮列车，如果将电磁发射原，除了在增加列车的速度之外，还大大节约了建造列车轨道用原来的铁轨；电磁发射器无外形限制，可以将小质量的物点可以用在研究核聚变的试验中，为原子核碰撞提供原始动时期的轨道有了可操控性；在工业方面，油田的机械抽油机原理制造电磁抽油机可以提高抽油的效率，同时也提供了新力仍然应用在航母上，用于弹射飞机，但是提供蒸汽动力需于海上航行而言淡水是非常珍贵的，如果利用电磁弹射技术，提高了整个发射过程的安全可靠性[31]，此外还可以把电磁使用。研究的主要内容
【参考文献】：
期刊论文
[1]铜/金刚石复合材料电磁轨道烧蚀特性的实验研究[J]. 曹海要,战再吉. 高压物理学报. 2016(04)
[2]电磁发射装置电-磁-热场分布的分析与仿真[J]. 杨玉东,薛文. 火力与指挥控制. 2015(06)
[3]电磁轨道炮刨削的形成机理及仿真分析[J]. 刘峰,赵丽曼,张晖辉,王振春,温银堂. 高压物理学报. 2015(03)
[4]电磁轨道炮的电路仿真建模[J]. 潘娜,韩学军. 舰船科学技术. 2013(10)
[5]方口径电磁轨道发射装置导轨及壁板的动力响应[J]. 何威,白象忠. 振动与冲击. 2013(15)
[6]冲击载荷下轨道炮刨削形成机理及仿真分析[J]. 金龙文,雷彬,张倩. 火炮发射与控制学报. 2012(02)
[7]电磁轨道发射过程中电枢与导轨的力学特性[J]. 田振国,杨阳,白象忠. 机械强度. 2012(02)
[8]电磁轨道炮轨道表面刨削产生分析[J]. 李鹤,雷彬,李治源,吕庆敖,张倩. 火炮发射与控制学报. 2012(01)
[9]电磁轨道发射器连续发射的滑动电接触[J]. 徐伟东,袁伟群,陈允,戴艺波,周媛,杨丹,严萍,李军. 强激光与粒子束. 2012(03)
[10]基于轨道振动的刨削动态模型与仿真[J]. 朱仁贵,雷彬,李治源,张倩. 价值工程. 2012(06)
博士论文
[1]电磁轨道炮仿真及性能优化研究[D]. 胡玉伟.哈尔滨工业大学 2014
[2]小口径固体电枢电磁轨道炮发射稳定性与初始装填过程影响规律的研究[D]. 张祎.南京理工大学 2012
硕士论文
[1]电磁轨道炮建模与性能分析[D]. 赵泽洋.国防科学技术大学 2013
[2]电磁轨道炮系统的建模与仿真[D]. 胡玉伟.哈尔滨工业大学 2007
本文编号：3366805
【文章来源】：燕山大学河北省
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
地基高能反卫星武器示意图
图 1-2 全尺寸模型电磁轨道炮英国 BAE 公司和美国海军在研究电磁炮项目上有广泛的合作，BAE 公司是世界最大军品公司之一。2006 年 7 月英国 BAE 和美国军方签订了价值 1470 万美元的军事合同，用于研究舰载电磁炮，对于电磁炮的多种样式进行初步设计。2007 年BAE 公司向美海军提供了一门 32MJ 实验性电磁炮，美海军在 2012 年对电磁炮进行实地射击测试，并利用 BAE 公司提供的这门 32MJ 试验性电磁炮成功的将发射里程超过了 160km，这说明电磁炮应用到实战已经迈出了重要的一步[7]。2013 年 9 月美海军授权与 BAE 公司签订了命名为“电磁轨道炮研制高速弹丸”的合同，该合同将分为三个阶段执行，目前美国电磁炮的研究已经从实验室试验研究阶段转向人工测试阶段[8]。日本在二战前期军事力量比较强，在电磁炮上也投入了大量的财政支出，在 20 世纪 80 年代后期日本对电磁跑的研究处于鼎盛时期，对等离子体电枢研究比较成熟，目前日本主要对小口径电磁轨道炮进行研究。同时德国、法国、荷兰及意大利等国家也对电磁轨道炮进行研究，只是对于美国来说稍微落后，目前正处
图 1-3 美国试射电磁炮被击穿的钢板射技术除了在军事上有广阔的应用前景外，同时也可以在民交通运输方面，中国制造了磁悬浮列车，如果将电磁发射原，除了在增加列车的速度之外，还大大节约了建造列车轨道用原来的铁轨；电磁发射器无外形限制，可以将小质量的物点可以用在研究核聚变的试验中，为原子核碰撞提供原始动时期的轨道有了可操控性；在工业方面，油田的机械抽油机原理制造电磁抽油机可以提高抽油的效率，同时也提供了新力仍然应用在航母上，用于弹射飞机，但是提供蒸汽动力需于海上航行而言淡水是非常珍贵的，如果利用电磁弹射技术，提高了整个发射过程的安全可靠性[31]，此外还可以把电磁使用。研究的主要内容
【参考文献】：
期刊论文
[1]铜/金刚石复合材料电磁轨道烧蚀特性的实验研究[J]. 曹海要,战再吉. 高压物理学报. 2016(04)
[2]电磁发射装置电-磁-热场分布的分析与仿真[J]. 杨玉东,薛文. 火力与指挥控制. 2015(06)
[3]电磁轨道炮刨削的形成机理及仿真分析[J]. 刘峰,赵丽曼,张晖辉,王振春,温银堂. 高压物理学报. 2015(03)
[4]电磁轨道炮的电路仿真建模[J]. 潘娜,韩学军. 舰船科学技术. 2013(10)
[5]方口径电磁轨道发射装置导轨及壁板的动力响应[J]. 何威,白象忠. 振动与冲击. 2013(15)
[6]冲击载荷下轨道炮刨削形成机理及仿真分析[J]. 金龙文,雷彬,张倩. 火炮发射与控制学报. 2012(02)
[7]电磁轨道发射过程中电枢与导轨的力学特性[J]. 田振国,杨阳,白象忠. 机械强度. 2012(02)
[8]电磁轨道炮轨道表面刨削产生分析[J]. 李鹤,雷彬,李治源,吕庆敖,张倩. 火炮发射与控制学报. 2012(01)
[9]电磁轨道发射器连续发射的滑动电接触[J]. 徐伟东,袁伟群,陈允,戴艺波,周媛,杨丹,严萍,李军. 强激光与粒子束. 2012(03)
[10]基于轨道振动的刨削动态模型与仿真[J]. 朱仁贵,雷彬,李治源,张倩. 价值工程. 2012(06)
博士论文
[1]电磁轨道炮仿真及性能优化研究[D]. 胡玉伟.哈尔滨工业大学 2014
[2]小口径固体电枢电磁轨道炮发射稳定性与初始装填过程影响规律的研究[D]. 张祎.南京理工大学 2012
硕士论文
[1]电磁轨道炮建模与性能分析[D]. 赵泽洋.国防科学技术大学 2013
[2]电磁轨道炮系统的建模与仿真[D]. 胡玉伟.哈尔滨工业大学 2007
本文编号：3366805
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