基于电磁成形技术管件受力及系统放电回路的研究

为研究管件电磁成形过程中所受电磁力的状况,对成形系统放电回路中工作线圈放电电流变化规律进行分析。在此基础上,通过解析建立了管件电磁成形时径向和轴向电磁力的计算公式,推导出了线圈-工件系统几何参数和电磁力幅值的对应关系。阐述了电磁成形过程中能量传递的影响因素,为设计出能量高利用率的电磁成形设备提供了重要的理论依据。     

电磁线圈发射器垂直发射过程建模与仿真

根据同步感应线圈发射器工作原理,建立了用于垂直发射大载荷的电磁线圈发射器数学模型;以5级发射器为例,对其垂直发射过程进行了动态仿真,得到了放电回路中的电流、发射组件所受电磁力、速度及位移等参数随时间变化的特性曲线。结果表明:电磁线圈发射器(EMCL)垂直发射大载荷过程中载荷的加速过程比较平稳,电流的变化率相对较缓,为几十ms量级;发射组件速度对自身所受电磁力影响较大,随着速度增大,发射组件受到的电磁推力有所下降;随着驱动线圈级数增多,各级驱动线圈放电控制难度加大。但相比电磁线圈炮的超高速发射,EMCL用于低速发射大载荷过程的馈电控制要简单很多。     

基于对称加载的均匀干涉配合铆接方法

铆接干涉量均匀度是影响飞行器装配接头疲劳寿命、结构铆接变形的重要因素之一。为了提高铆接干涉量均匀度,采用基于应力波加载的电磁铆接双面铆接方法,对对称加载的铆接工艺方法进行了研究。利用应力波传播和叠加原理对对称加载的钉杆应力水平进行理论分析,试验测量了电磁力应力波及其叠加效应。通过工艺试验和微观分析,研究了对称加载方法对铆接质量的影响。研究结果表明:对称加载方法下,双向应力波同步触发,脉冲宽度相等,钉杆理论应力水平高于单面加载;在对称应力波作用下,整体钉杆干涉量均匀,并形成有效干涉,钉头与夹层贴合紧密;对称加载钉孔绝对干涉量更大,平均干涉量大于单面加载14%,干涉量均匀度高出单面加载37.5%,有利于实现连接结构的疲劳寿命增益;对称加载方法引起的结构件铆接变形量小于单面加载,更容易保证装配件外形准确度。     

电磁铆接放电过程仿真分析

目前,电磁铆接的放电回路主要有两种形式,一种是电容直接对线圈进行放电;另一种是电容对脉冲变压器放电,然后脉冲变压器作用于线圈.     

高速异步电主轴电机的电磁噪声分析

采用有限元法分析了高速异步电主轴电机定子结构的动力学特性(振型、固有频率),分别采用解析法和有限元法分析了电机在额定转速60 000 r/min下空载和负载的电磁力波,利用傅里叶变换对径向气隙磁密和径向电磁力波进行了谐波分析,得到了不同阶次不同频率下的谐波幅值。还将得到的电磁力波加载到电机定子相应节点处,对高速异步电主轴电机进行了电磁振动和声场分析,并计算出电机在空载和负载情况下产生的电磁噪声。     

电脉冲除冰系统的加速度试验研究

介绍了电脉冲除冰系统的加速度试验,并以峰值加速度为脉冲效果的评判标准,研究了该系统的脉冲性能参数如储能电容器的初始放电电压、电容器的电容量、脉冲线圈与试验蒙皮之间的间距、脉冲线圈的外径以及绕制线圈导线的厚度对脉冲效果的影响。结果表明,放电电压越大,电容量越大,脉冲线圈一试验蒙皮的间距越小,导线厚度越大均会使得峰值加速度...     

单级感应线圈炮能量转换效率研究

在单级感应线圈炮的发射过程中,随着电容器组放电电压、电容量以及电枢初始位置的变化,弹丸出口速度和系统能量转换效率也将随之发生变化.为获得其中的规律,建立了单级感应线圈炮的数学模型,仿真分析了电容器组放电电压、电容量以及电枢初始位置对弹丸出口速度及系统能量转换效率的影响.分析结果表明,随着放电电压增加弹丸出口速度几乎呈直...     

高精度电磁标定力数值模拟及实验研究

高精度电磁标定力源是微推力测量系统的重要组成要素之一。为了获得性能优良的电磁标定力,本文综合采用数值模拟及实验测量两种方法分析研究了线圈和永磁铁相对位置变化时,磁铁几何尺寸对电磁力输出特性的影响：对于直径较大、厚度较小的永磁铁而言,其电磁力随相对位置的变化会存在极值,且极值点附近的电磁力具有较好的稳定性和一致性。根据电磁力变化趋势特性,提出了线圈和永磁铁相对基准中心（极值点）位置的高精度设置方案,且基准中心位置附近的电磁力变异系数可达0.00252,为高性能电磁力的获得提供了基础。最后,确定了大直径永磁铁+线圈组合型电磁力产生装置,并基于拟合方法建立了一定包络区间内的高精度电磁力控制关系式,其拟合曲线的估计标准误差约为0.0137,为微推力测量台架的标定提供了理论指导和技术支持。     

高速异步电动机转轴的疲劳特性分析

基于Ansys多物理场仿真软件平台,对高速异步电动机的转轴进行疲劳特性分析,校核高速异步电动机转轴的疲劳强度和高速运行的可靠性,预测电机转轴的寿命;分析电磁力对转轴疲劳寿命的影响,判断疲劳特性的类型。对比分析作用于电机结构的电磁力波频率、幅值和电机转轴各阶模态的固有频率,校核电机转轴的强度。在转轴不会因电磁振动发生断裂的前提下,将电磁力等效为静应力分析转轴的疲劳特性,校核电机轴在电机寿命周期内是否会发生短周疲劳损坏;并采用凹圆角设计进一步提高转轴的结构可靠性,提高电机的转轴寿命。     

同步感应线圈发射器电磁场研究

同步感应线圈发射器(Synchronous Induction Coil launcher,SICL)具有驱动线圈与发射载荷无机械接触、推力大,适合发射大质量物体等特点,具有良好的军事应用前景。在电磁发射过程中,SICL的驱动线圈将产生脉冲强电磁场,当磁场强度超过某一阈值时,会干扰发射载荷及周围的电子设备的正常工作,甚至使其损坏。文章分析了 SICL的工作原理,建立了其电磁场的数学模型;编制仿真程序分析了 SICL的电磁发射过程,得到了放电回路的电流波形、SICL电磁场的强度及分布规律;利用搭建的电磁发射系统,进行了电磁发射实验,测量了 SICL的磁场分布,对比仿真结果与实验数据,结果表明:仿真结果正确可信,研究结论对 SICL的结构设计和工程发展具有一定的理论指导意义和参考使用价值。     

对电磁发射拦截系统中发射线圈的研究

文中介绍了电磁发射拦截系统的组成及工作原理,建立了发射线圈组件的三维模型。对不同匝间距和不同截面高度的发射线圈进行了磁场分析,得到了拦截弹所受电磁力的变化规律。     

基于电磁发射技术的新型电磁铆接设备与工艺研究

针对手工和自动化电磁铆接应用,将电磁发射的机理引入电磁铆接领域,通过该技术在电磁铆接设备的具体实现,研制了电磁铆接设备。所研制铆接设备可使铆枪的金属冲头在磁场中持续加速,获得最大的动能后撞击到铆模上,实现铆接。铆接同样规格的铆钉和安装螺栓需要的电容储能大幅度减少,因此放电时通过线圈的电流也大幅减小。可以大幅提高能量利用率,电源和铆枪体积小、重量轻、发热小、易于操作、更安全,便于实现自动化铆接。     

微牛级电磁力标定装置仿真与测试研究

如何获得高精度标定力是微牛级推力测量的重要基础。本文构建了C型磁路结构和矩形线圈组合方式以产生高精度宽范围电磁标定力。利用有限元方法分析了该装置特征区域磁场分布,对矩形线圈与磁体相对位置影响进行了讨论,最后搭建标定实验平台并进行标定实验。得到主要结论：在特征区域范围内磁场分布均匀性较好,最大差异率仅为0.7%;电流在10μA～20.2 mA范围调节时,电磁力标定范围为0.097～237.32μN,实验测量数据与仿真结果最大误差为1.73%;当线圈电流分辨率为10μA时,标定力实测分辨率优于0.1μN。     

高温铝合金电磁超声检测回波特性及因素分析

针对高温铝合金在线检测条件下,温度对铝合金电磁超声检测回波特性的影响规律尚不明确、高温检测时缺陷定量/定位补偿困难这一难题,以螺旋线圈电磁超声换能器（EMAT）为例,建立了高温铝合金EMAT检测过程的场路耦合有限元模型;研究了温度对EMAT激励/接收换能效率、EMAT激励/接收电路的功率分配特性、超声传播过程中的扩散/介质衰减特性、回波幅值和超声声速等因素的影响规律;研制了耐高温EMAT探头,对20~500℃高温铝合金试样进行了检测实验,并测定了高温铝合金的超声介质衰减系数和超声声速。在仿真和实验相结合的基础上,分析了高温检测时超声回波幅值变化特性及其影响因素。结果表明：对于铝合金这类非铁磁性金属材料,导致高温时超声回波幅值下降的主要原因是超声介质衰减系数随着温度的升高而增大,其次为高温时EMAT激励/接收电路的功率分配特性的改变。在激励EMAT在试样表面形成的洛伦兹力不变的条件下,其所激励的超声波回波幅值具有随着温度的增加而增加的特点,可以有效减缓超声回波幅值下降的趋势。     

电磁铆枪放电线圈散热系统研究

分析了现有电磁铆枪放电线圈存在的问题 ;通过试验对不同制冷方法的散热效果进行了分析 ,设计出以压缩空气为制冷源的散热系统 ,并对线圈结构进行了改进     

舰艇抗冲击设计中正负三角波冲击谱分析与应用

前联邦德国国防军舰建造规范BV043/85规定由冲击反应谱转换到正负三角波载荷,加载该载荷考核舰船设备抗冲击性能,文章通过理论推导得到其具体应用公式;阐述了该正负三角波的冲击谱特性,其在低频等位移段提高了反应谱值,在中频段和高频段(等速度段和等加速度段)降低了反应谱值。以水面舰艇甲板安装设备为例,应用该载荷进行设备抗冲击分析,与反应谱方法的结果进行比较,应用反应谱分析方法得到的设备最大位移和应力值约是应用正负三角波方法的1.2～1.3倍。     

利用定子槽口宽度削弱永磁电机电磁噪声研究

着重研究了永磁电机定子槽口宽度对电磁噪声的影响。通过电磁力解析计算得出电磁力与定子槽口宽度的计算关系。利用Ansoft软件对1台电动汽车用永磁电机进行电磁场计算,求解改变定子槽口宽度对电磁力波的影响,并用ANSYS软件对该永磁电机进行不同定子槽口宽度的2D声场计算。进行了试验验证,仿真计算与试验结果基本一致,可为该类电机削弱噪声设计计算提供参考。     

小功率表贴式永磁同步电机径向电磁力波特性研究

采用解析法推导出表贴式永磁同步电机径向电磁波的解析表达式,在此基础上求取了径向电磁力波分量的幅值、阶次和频率。分析了径向气隙磁密谐波对径向电磁力波的影响,提出了运用3p阶气隙磁密谐波削弱二倍频径向电磁力波,进而降低电机振动噪声的方法。建立有限元仿真模型对所提出的方法进行验证,证明了所提方法的正确性。     

大功率电动舵机锁制器设计方案探讨

对采用电磁力驱动的两种锁制器设计方案进行了比较.计算结果表明,在同样的舵面干扰力矩载荷作用下,锁销式方案需要的电磁吸合力仅为摩擦式方案的9.25％.对锁销式锁制器采用滚动摩擦方法进行改进后,其所需的电磁力进一步降低到仅为摩擦式锁制器的6.32％.由于所需电磁力大为减少,故可大幅度降低线圈的尺寸和功耗.而大功率电动舵机的锁制器内部线圈占锁制器质量的80％以上,故采用该改进方案,可以明显减小系统的质量和功耗.     

吸收剂复合改性对材料电磁性能的影响

采用硅烷偶联剂对W型铁氧体类吸收剂和F型铁氧体类吸收剂进行复合改性,通过扫描电镜(SEM)研究偶联剂改性对吸收剂微观结构的影响,分析复合改性对吸波材料电磁性能的影响,并通过有效媒质理论(effective medium theory)讨论吸收剂电磁参数理论值与实际值的差异。结果表明:通过吸收剂复合改性可以实现复合吸波材料的电磁性能调整,实现材料宽带匹配,提高吸波材料吸收效率;改性后的吸波材料在8～18 GHz时反射率小于–10 dB,最小反射值可达–14.5 dB,附着力为6.32 MPa;耐热性能实验后,吸波材料外观和反射率无明显变化,说明复合改性后吸波材料耐环境性能优异。