履带式车辆发动机支撑信息获取技术研究
发布时间：2021-02-19 21:48
当今时代中如坦克或装甲车等履带式车辆在火力防护、机动和电子信息等方面集成于一体而迅速发展,在现代陆军战争中占据着主导地位。而先进的履带式车辆测试技术是履带式车辆迅速发展的保证,发动机支撑部件作为履带式车辆发动机传动系统的关键部件之一,很有必要对其进行研究从而获得其受力信息,这将对发动机支撑结构的优化和发动机传动情况的研究具有重要意义。为了获取发动机支撑的受力信息,本文根据发动机支撑的应变规律,在存储测试技术的基础上对发动机支撑测试系统进行了研究,本论文的主要研究内容如下:（1）发动机支撑受力分析,通过力学分析软件完成建模仿真,确定发动机支撑应变敏感位置进行应变片布设。确定测试系统的两级模块设计方案:舱内发动机支撑测试系统单元和舱外多通道数据接收单元,并进行相应关键技术的研究。（2）在硬件电路设计方面,对舱内发动机支撑测试系统单元进行了双通道输出设计,对舱外多通道数据接收单元进行了CAN总线数据上传模块和触发信号中继模块设计,实现了信号获取和数据通讯功能。（3）进行电磁兼容设计,通过微波工作室软件对发动机支撑壳体的屏蔽效能、通信线缆的串扰和电磁脉冲辐照敏感度进行了仿真分析。通过力学平台加...
【文章来源】：中北大学山西省
【文章页数】：90 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
发动机支撑分解受力图
中北大学学位论文10撑的受力，然后分析发动机支撑的疲劳损伤等情况。2.2.2支撑结构有限元分析在上一小节中对发动机支撑的受力情况进行了分析，并了解了应力和应变的关系，即通过可以测量的应变来推导出应力。在本小节中将对发动机支撑进行有限元分析，来找出发动机支撑中应变最敏感的位置，从而为后面传感器的布设奠定基矗有限元分析是一种通过有限的最简单但又相互联系的单元去逼近无限的实际对象，包含着取无穷极限和无限逼近的数学思想，是一种对于未知物体的良好分析方法[32,33]。当今一般是通过计算机软件，如ANSYS和MSC等，来对物体进行有限元分析的，现实世界中的大量物体都是属于未知的，只能知道该物体的部分简单条件，如形状、质量和材料等有限条件，而有限元分析法可以在这些有限的边界条件下对未知物体进行解算和分析，但是解算出来的结果只是近似解，只能无限逼近于实际解但永远达不到真实解，可以通过控制误差的范围来确定解是否满足我们的要求[34]。通常有限元分析的步骤为：对物体进行建模、设定材料属性和条件、网格设计和解算[35]。使用ANSYS软件对发动机支撑进行有限元分析，首先构造发动机支撑模型，进行解算器的选择，设置材料的属性，并最后进行网格的划分等等[36]。根据研究单位提供的材料，设置泊松比=0.3，材料密度为=7800kg/m3和弹性模量为E200GPa等。同时根据研究单位提供资料和相应文献，对建好的模型施加9600N的载荷，添加好约束后，进行解算器求解。在ANSYS中建好的原始发动机模型如图2-3原始发动机支撑模型仿真图所示。图2-3原始发动机支撑模型仿真图Figure2-3Simulationdiagramoftheoriginalenginesupportmodel
中北大学学位论文12图2-5原始支撑和改装后支撑应变对比图Figure2-5Comparisonchartoforiginalsupportandmodifiedsupportstrain从上图2-5原始支撑和改装后支撑应变对比图中可以看出，原始发动机支撑结构与改装后发动机支撑结构在相同载荷仿真下，在0-15mm的高度范围中两段曲线基本重合，误差小于1E-06mm/mm，基本可以忽略；在15-20mm的高度范围中，两者的曲线开始交合；在16mm后改装后发动机支撑的曲线超过原始发动机支撑，但是总体误差还是较小的，考虑到软件仿真误差和材料等方面原因，该误差在接受范围之内，可以忽略。因此，选用改造后发动机支撑作为实际测试部件。2.2.3传感器布设在前面两个小章节中分析了发动机的动力舱环境，履带式车辆动力舱是一个会受到强烈振动冲击、舱内温度高并空间孝电磁环境恶劣的环境，并且通过测试发动机支撑的应变来求出应力，综合上述等因素，选择电阻式应变片作为发动机支撑应变的测试媒介。通过特殊工艺将应变片附着于发动机支撑的特定区域，当发动机支撑受力后，电阻式应变片就会发生形变，从而导致应变片的电阻值发生变化，此时只要对应变片进行电压供电，即可将发动机支撑部件的应变转化电压量或电流量的变化[38,39]。在当前电阻式应变片的使用中，与之相伴的是电压或电流信号调理、放大和滤波的电路，并且一般使用桥式电路来使用电阻式应变片，根据应用场景来确定适合的桥路[40]。应变电桥电路结构如图2-6所示，R1、R2、R3、R4为四个桥臂，应变全桥电路指的是四个桥臂都是电阻式应变片，四分之一桥路和半桥电路指的是应变片的数量为一个和两个，剩余的位置为等值电阻，U表示供电电压，Uo表示输出电压，U表示输出电
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于CST软件的瞬变电磁法可行性分析[J]. 查蓓. 中国科技信息. 2019(24)
[2]基于CST软件的瞬变电磁法数值模拟[J]. 段科. 中国科技信息. 2019(21)
[3]基于CEEMDAN-AF和提升小波的发动机支撑信号去噪研究[J]. 顾中禹,靳鸿,崔建峰. 自动化与仪表. 2019(05)
[4]基于无线配置重触发的力学传动参数测试系统设计[J]. 魏涯峰,谢锐,邓慧芳,杨冀豫. 仪表技术与传感器. 2019(02)
[5]基于小波-EEMD-Adaline网络的容栅传感器信号去噪方法[J]. 邓慧芳,孙传猛,杨孟,谢锐,魏涯峰. 传感技术学报. 2018(06)
[6]发动机支撑结构微小信号测试电路设计[J]. 穆蔚然,靳鸿,唐波,韩庆. 中国测试. 2018(04)
[7]基于提升小波变换的阈值改进去噪算法在紫外可见光谱中的研究[J]. 周风波,李长庚,朱红求. 光谱学与光谱分析. 2018(02)
[8]无线与存储融合的传动轴扭矩测试系统设计[J]. 霍新明,靳鸿,李祖博. 传感技术学报. 2016(10)
[9]基于强散射点剔除的自适应窄带RFI抑制滤波器[J]. 李悦丽. 电子与信息学报. 2016(07)
[10]坦克装甲车辆对试验测试技术的需求[J]. 毛明,李振平,邓高寿,范凤明. 计算机测量与控制. 2016(03)
博士论文
[1]电磁脉冲与舰船典型结构之间电磁相互作用的混合FDTD方法研究[D]. 王健.上海交通大学 2012
[2]船用电子设备电磁兼容技术研究[D]. 金华标.武汉理工大学 2010
硕士论文
[1]仪器电磁屏蔽光窗孔缝耦合特性研究[D]. 曹瑾璇.哈尔滨工业大学 2019
[2]履带式车辆主动轮信息获取技术研究[D]. 杨冀豫.中北大学 2018
[3]基于FPGA的耐高压水声采集系统[D]. 朱倩倩.中北大学 2016
[4]动力舱动态参数测试与抗干扰设计研究[D]. 顾强.中北大学 2014
[5]装甲车辆电磁兼容性仿真分析[D]. 吉陈力.西安电子科技大学 2014
[6]汽车电子的电磁兼容性研究[D]. 徐超.上海交通大学 2012
[7]发动机附件支架有限元分析及结构优化设计[D]. 唐燕辉.南京理工大学 2012
[8]电子设备电磁兼容仿真模型的简化研究[D]. 唐金欢.西安电子科技大学 2008
[9]基于有限元法的ZFS3200型液压支架工程分析[D]. 李立.山东大学 2007
[10]基于电磁屏蔽的箱体设计及有限元仿真的研究[D]. 金鹏.合肥工业大学 2007
本文编号：3041736
【文章来源】：中北大学山西省
【文章页数】：90 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
发动机支撑分解受力图
中北大学学位论文10撑的受力，然后分析发动机支撑的疲劳损伤等情况。2.2.2支撑结构有限元分析在上一小节中对发动机支撑的受力情况进行了分析，并了解了应力和应变的关系，即通过可以测量的应变来推导出应力。在本小节中将对发动机支撑进行有限元分析，来找出发动机支撑中应变最敏感的位置，从而为后面传感器的布设奠定基矗有限元分析是一种通过有限的最简单但又相互联系的单元去逼近无限的实际对象，包含着取无穷极限和无限逼近的数学思想，是一种对于未知物体的良好分析方法[32,33]。当今一般是通过计算机软件，如ANSYS和MSC等，来对物体进行有限元分析的，现实世界中的大量物体都是属于未知的，只能知道该物体的部分简单条件，如形状、质量和材料等有限条件，而有限元分析法可以在这些有限的边界条件下对未知物体进行解算和分析，但是解算出来的结果只是近似解，只能无限逼近于实际解但永远达不到真实解，可以通过控制误差的范围来确定解是否满足我们的要求[34]。通常有限元分析的步骤为：对物体进行建模、设定材料属性和条件、网格设计和解算[35]。使用ANSYS软件对发动机支撑进行有限元分析，首先构造发动机支撑模型，进行解算器的选择，设置材料的属性，并最后进行网格的划分等等[36]。根据研究单位提供的材料，设置泊松比=0.3，材料密度为=7800kg/m3和弹性模量为E200GPa等。同时根据研究单位提供资料和相应文献，对建好的模型施加9600N的载荷，添加好约束后，进行解算器求解。在ANSYS中建好的原始发动机模型如图2-3原始发动机支撑模型仿真图所示。图2-3原始发动机支撑模型仿真图Figure2-3Simulationdiagramoftheoriginalenginesupportmodel
中北大学学位论文12图2-5原始支撑和改装后支撑应变对比图Figure2-5Comparisonchartoforiginalsupportandmodifiedsupportstrain从上图2-5原始支撑和改装后支撑应变对比图中可以看出，原始发动机支撑结构与改装后发动机支撑结构在相同载荷仿真下，在0-15mm的高度范围中两段曲线基本重合，误差小于1E-06mm/mm，基本可以忽略；在15-20mm的高度范围中，两者的曲线开始交合；在16mm后改装后发动机支撑的曲线超过原始发动机支撑，但是总体误差还是较小的，考虑到软件仿真误差和材料等方面原因，该误差在接受范围之内，可以忽略。因此，选用改造后发动机支撑作为实际测试部件。2.2.3传感器布设在前面两个小章节中分析了发动机的动力舱环境，履带式车辆动力舱是一个会受到强烈振动冲击、舱内温度高并空间孝电磁环境恶劣的环境，并且通过测试发动机支撑的应变来求出应力，综合上述等因素，选择电阻式应变片作为发动机支撑应变的测试媒介。通过特殊工艺将应变片附着于发动机支撑的特定区域，当发动机支撑受力后，电阻式应变片就会发生形变，从而导致应变片的电阻值发生变化，此时只要对应变片进行电压供电，即可将发动机支撑部件的应变转化电压量或电流量的变化[38,39]。在当前电阻式应变片的使用中，与之相伴的是电压或电流信号调理、放大和滤波的电路，并且一般使用桥式电路来使用电阻式应变片，根据应用场景来确定适合的桥路[40]。应变电桥电路结构如图2-6所示，R1、R2、R3、R4为四个桥臂，应变全桥电路指的是四个桥臂都是电阻式应变片，四分之一桥路和半桥电路指的是应变片的数量为一个和两个，剩余的位置为等值电阻，U表示供电电压，Uo表示输出电压，U表示输出电
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于CST软件的瞬变电磁法可行性分析[J]. 查蓓. 中国科技信息. 2019(24)
[2]基于CST软件的瞬变电磁法数值模拟[J]. 段科. 中国科技信息. 2019(21)
[3]基于CEEMDAN-AF和提升小波的发动机支撑信号去噪研究[J]. 顾中禹,靳鸿,崔建峰. 自动化与仪表. 2019(05)
[4]基于无线配置重触发的力学传动参数测试系统设计[J]. 魏涯峰,谢锐,邓慧芳,杨冀豫. 仪表技术与传感器. 2019(02)
[5]基于小波-EEMD-Adaline网络的容栅传感器信号去噪方法[J]. 邓慧芳,孙传猛,杨孟,谢锐,魏涯峰. 传感技术学报. 2018(06)
[6]发动机支撑结构微小信号测试电路设计[J]. 穆蔚然,靳鸿,唐波,韩庆. 中国测试. 2018(04)
[7]基于提升小波变换的阈值改进去噪算法在紫外可见光谱中的研究[J]. 周风波,李长庚,朱红求. 光谱学与光谱分析. 2018(02)
[8]无线与存储融合的传动轴扭矩测试系统设计[J]. 霍新明,靳鸿,李祖博. 传感技术学报. 2016(10)
[9]基于强散射点剔除的自适应窄带RFI抑制滤波器[J]. 李悦丽. 电子与信息学报. 2016(07)
[10]坦克装甲车辆对试验测试技术的需求[J]. 毛明,李振平,邓高寿,范凤明. 计算机测量与控制. 2016(03)
博士论文
[1]电磁脉冲与舰船典型结构之间电磁相互作用的混合FDTD方法研究[D]. 王健.上海交通大学 2012
[2]船用电子设备电磁兼容技术研究[D]. 金华标.武汉理工大学 2010
硕士论文
[1]仪器电磁屏蔽光窗孔缝耦合特性研究[D]. 曹瑾璇.哈尔滨工业大学 2019
[2]履带式车辆主动轮信息获取技术研究[D]. 杨冀豫.中北大学 2018
[3]基于FPGA的耐高压水声采集系统[D]. 朱倩倩.中北大学 2016
[4]动力舱动态参数测试与抗干扰设计研究[D]. 顾强.中北大学 2014
[5]装甲车辆电磁兼容性仿真分析[D]. 吉陈力.西安电子科技大学 2014
[6]汽车电子的电磁兼容性研究[D]. 徐超.上海交通大学 2012
[7]发动机附件支架有限元分析及结构优化设计[D]. 唐燕辉.南京理工大学 2012
[8]电子设备电磁兼容仿真模型的简化研究[D]. 唐金欢.西安电子科技大学 2008
[9]基于有限元法的ZFS3200型液压支架工程分析[D]. 李立.山东大学 2007
[10]基于电磁屏蔽的箱体设计及有限元仿真的研究[D]. 金鹏.合肥工业大学 2007
本文编号：3041736
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