大口径轨道炮弹药运用中多物理场环境表征

当前轨道炮相关研究主要集中于小口径轨道炮,对于大口径轨道炮发射过程中弹药的多物理场环境表征缺乏认知。针对该问题设计了一种大口径轨道炮发射一体化弹丸的动态仿真模型,充分考虑了组件之间的接触特征、材料属性变化以及结构变形等实际因素,讨论了发射过程中发射组件的电磁场、温度场以及结构场的时空分布特性。基于仿真结果,对发射过程中弹药运用的可靠性进行了评估。研究结果表明,该型130 mm轨道炮能够将26 kg弹丸加速至1 023 m/s,最大过载约为6 700g。此外,在发射组件出炮口的瞬间,引信感应电流以及TNT药柱所受应力会急剧增大,导致弹药运用存在安全隐患,而温度场对弹药的影响较小。

被动电磁装甲对金属射流箍缩电磁力的计算及验证

为提高装甲防护性能,对被动电磁装甲中金属射流所受箍缩电磁力作用进行了研究。在等效电路模型基础上,给出了与箍缩电磁体积力等效的表面电磁压强理论公式,分析了等效表面电磁压强随时间振荡衰减变化的规律;通过分析平均等效表面电磁压强的临界现象,认为金属射流半径与趋肤深度的比值r槇<1时,平均等效表面电磁压强会随相对半径的减小而急剧增大。数值模拟和理论分析结果都显示:在合适参数下,平均等效表面电磁压强会在金属射流较细部位急剧增加,从而导致腊肠不稳定性。5kV被动电磁装甲试验结果显示:金属射流受箍缩电磁力影响后,在后效靶板上的穿孔直径明显比不加电情况大。上述研究进一步完善了被动电磁装甲对破甲弹的防护机理,对被动电磁装甲的应用具有一定的指导意义。

被动电磁装甲对金属射流的电流作用特性

为进一步明确被动电磁装甲防护机理,对金属射流的电流作用特性进行了研究。在等效电路模型基础上,分析了脉冲电流的时频特性,提出一种基于频域分析的脉冲电流趋肤效应分析方法。得到了射流内不同时刻的电流密度分布计算方法,研究了放电过程中电流趋肤深度随时间变化的规律。通过与仿真分析结果的比较,给出了计算误差,验证了该分析方法的正确性。最后,根据作用时间模型分析了射流微元所受电流作用的特性。结果表明,脉冲电流具有较宽的频域分布,其电流密度分布不同于单一频率的时谐电流,并非所有时刻电流密度都随深度增加而减小,在脉冲下降沿会出现导体表面的电流密度小于内部电流密度的现象。而脉冲电流对金属射流的作用主要集中在速度小于4km/s的射流尾部,而且越靠近表面的单元受到的作用强度越大。上述研究为被动电磁装甲的优化提供了研究基础。

基于贝叶斯估计的漏磁缺陷轮廓重构方法研究

漏磁缺陷轮廓重构是指由检测到的漏磁信号重构缺陷轮廓及参数,是实现漏磁反演的关键。目前常用的反演方法包括神经网络法和优化法,但神经网络法的计算精度受噪声影响严重,优化法计算量大。针对这些问题,提出基于递推贝叶斯估计的漏磁缺陷重构算法。建立缺陷轮廓与漏磁信号的状态空间模型,将反演问题描述为基于状态和观测方程的典型的离散时间跟踪问题,对漏磁信号进行了反演,并在不同信噪比下对神经网络法和所提方法进行了反演效果的比较。结果表明:基于递推贝叶斯估计方法的漏磁信号反演算法精度高,同时对噪声具有鲁棒性,是一种有效可行的漏磁反演新方法。

基于电爆炸机理的被动电磁装甲板结构优化

基于聚能射流在脉冲电流作用下的电爆炸作用机理,对被动电磁装甲板的结构参数进行了优化.分析了等效电感与装甲板宽度和板间距的关系,结合作用时间模型讨论了板间距和源点距离对作用时间的影响.提出了以爆炸比为目标的装甲板参数的优化方法,对装甲板参数的关系进行了优化.结果表明:装甲板电感可以近似认为是间距和宽度比值的函数,宽度增大和间距减小均会使等效电感减小;但是,当宽度超过一定值时,电感变化率会很小.通过分别计算爆炸比和比作用量的最大极大值,得到两者与最优间距和源点距离的关系.

基于自适应阈值的提升小波包漏磁信号去噪研究

为了更好地实现对原始漏磁信号噪声的抑制，针对硬阈值函数和软阈值函数中存在的问题，提出一种自适应阈值选择方法，研究了基于该方法的提升小波包降噪算法。采用小波包和提升小波包，分别在硬阈值、软阈值和自适应阈值处理函数下，对含噪信号进行降噪效果的分析和比较，并给出了漏磁信号在自适应提升小波包算法下的降噪效果。仿真结果表明：该方法具有更高的分辨率和近似优化能力，在保留原始漏磁信号有效成分的同时，能更好地去除噪声。

利用有限元神经网络计算漏磁场方法研究

针对有限元法计算量大的不足,用神经网络模拟有限元的分析过程,建立了求解漏磁场计算的有限元神经网络模型,并采用共轭梯度学习算法,对矩形缺陷的漏磁场进行了计算。通过计算得到了磁场强度、磁感应强度矢量图以及漏磁通密度x、y分量图。结果表明,有限元神经网络能够实现漏磁场的并行求解,具有速度快、稳定性好等优点,是一种漏磁场的快速计算方法。

被动电磁装甲对聚能射流的电-热作用耦合分析

为提高被动电磁装甲防护效果,研究了被动电磁装甲的电-热作用机理,建立了被动电磁装甲对均匀拉伸聚能射流的电-热作用耦合分析模型,进行了静态铜杆和运动射流温度场分布的数值分析。通过试验验证了耦合分析模型的正确性和可行性。运动模型的分析结果表明射流侵彻被动电磁装甲时,射流的熔化开始于速度为5.8 km/s左右的射流中部,而气化和电爆炸现象发生在速度小于4.5 km/s的射流尾部。分析结果也为被动电磁装甲的优化提供了研究基础。

脉冲电流对金属射流箍缩电磁力的计算及验证

为深入研究被动电磁装甲的防护机理,进行了脉冲电流作用下金属射流受到的箍缩电磁力作用研究。通过频域分析方法得到了脉冲电流在金属射流中的电流密度分布,并结合反趋肤效应现象研究了射流受到的等效表面电磁压强随半径以及电流密度分布的变化规律。通过数值分析表明:脉冲放电的下降沿出现反趋肤效应时,金属射流受到的等效表面电磁压强大于相同电流时出现趋肤效应时的值。通过被动电磁装甲试验验证了脉冲电流产生的箍缩电磁力的作用效果。在注入脉冲电流的情况下,射流在后效靶板上的穿孔直径明显比不加电情况大。上述研究进一步完善了被动电磁装甲对破甲弹的防护机理,对被动电磁装甲的应用具有一定的指导意义。

模糊小波包在漏磁信号处理中的应用

采用小波包去噪方法解决漏磁信号的噪声抑制问题。针对软、硬阈值处理中存在的缺陷,提出了模糊阈值处理方法,应用该方法对采集的漏磁信号进行消噪处理。实验结果表明,与传统小波包的去噪效果相比较,模糊小波包降噪方法不仅较好地剔除信号中的噪声,而且保留了原始信号中的有效成分,是一种可行的方法。

被动电装甲高功率脉冲电路参数特性分析

为了获得被动电装甲作用于射流的最佳电流波形,研究了电感、电阻、电容及充电电压对被动电装甲放电电流波形的影响规律。在此基础上,重点研究了装甲结构变化对电感的影响及在脉冲电流作用下射流电感、电阻的变化规律。首先在稳态条件下,利用电感经验计算公式计算,得到了影响装甲结构电感的主要因素为装甲板间距与装甲板宽度的比值;接着本文首次考虑脉冲电流通过铜射流时产生的趋肤效应(电流上升)及反趋肤效应(电流下降)对电阻和电感的影响,基于能量原理,利用计算得到的射流上的电流分布,得出了一种等效电阻电感的计算方法,并对直径4 mm的射流进行了计算。结果表明:射流的电阻突然增大后又很快趋于稳态电流作用下的电阻值,而电感突然减低后又很快增大至稳态电流作用下电感的1.8%;最后通过测试实验证实了计算方法的正确性。结论认为:在能量一定的情况下,增大电压比增大电容更有利于提高脉冲电流的梯度和峰值;在装甲板距离一定的情况下,应尽量增加装甲板宽度以减小装甲板结构的电感;趋肤效应有利于减小整个系统的电感,获得更大的电流梯度。

三维磁场计算的有限元神经网络模型

针对有限元法计算量大的缺点,将神经网络的并行结构应用于有限元法的运算过程,提出一种求解三维磁场的有限元神经网络模型,实现了有限元法的并行分布式计算。采用共轭梯度法作为神经网络的训练算法对仿真模型进行分析,得到了磁场强度的矢量图、剖面的等磁动势线图。与有限元方法相比,三维有限元神经网络将复杂运算分布到各个神经网络节点并行求解,简化了有限元法的运算过程,是一种精确快速的磁场分析方法。

轴向脉冲电流对射流线性不稳定性的作用

为了提高电磁被动装甲对聚能射流的防护能力,利用叠加原理和磁流体线性不稳定理论,在轴向脉冲电流作用下建立了射流运动线性扰动控制方程,并对射流箍缩和扭曲不稳定性增长率随粘性、时间的变化规律进行了分析,得到了射流不稳定增长率和射流的变形规律,并利用数值方法得到了射流变形的计算公式。最后通过直径39.2mm破甲弹进行静破甲试验,通过后效板射流入射孔的大小验证了脉冲电流对射流的箍缩作用;利用具有初始弯曲、直径为1.75mm铜丝模拟了脉冲电流对射流的扭曲作用,通过铜丝的变形验证了脉冲电流对射流的扭曲作用。实验结果证实了理论分析的正确性。

基于ACO-LS-SVM的漏磁信号二维轮廓重构

漏磁检测技术被广泛应用于铁磁材料的无损评估中,由漏磁信号描述缺陷的几何特征一直是漏磁检测的难点。为此提出应用LS-SVM对缺陷轮廓进行重构的新方法,利用蚁群算法优化LS-SVM及核函数的参数,并采用剪枝算法改善LS-SVM的稀疏性。支持向量机输入采用漏磁信号Bx、By分量的特征融合信号,输出是缺陷轮廓数据,建立了由缺陷的漏磁信号到缺陷二维轮廓的映射关系。实现了人工裂纹缺陷二维轮廓的重构,并与BP神经网络、GA-LS-SVM和PSO-LS-SVM等3种方法重构效果进行了比较。结果表明:该方法速度快、精度高。

感应线圈炮中电枢感应电流产生机理及特性

电枢感应电流方向与驱动线圈放电电流方向相反时,电枢才会受到电磁推力,因此电枢感应电流的特性将影响电枢的加速性能。介绍了电磁感应线圈发射器的工作原理,建立了感应线圈发射器的数学模型。基于电磁感应定律和楞次定律,分析了影响电枢感应电流的因素:驱动线圈电流变化和电枢运动,并给出了驱动线圈放电电流的峰值点和电枢感应电流反向点之间的关系。研究结论表明:电枢中感应电流主要由感生电流和动生电流构成;电枢在运动过程中,其感应电流的方向发生了反向,反向时刻与电枢的速度相关,电枢的速度越高,电流反向时间越早,反之越晚。

基于MOOC的专业学位研究生课程教学

针对专业学位研究生培养特点,结合MOOC课程的推广和应用,探索基于MOOC平台的专业学位研究生培养模式。分析了MOOC课程应用过程中可能存在的问题,提出了对策,为推进专业学位研究生教学改革提供了借鉴。

漏磁检测的励磁装置优化设计

为了提高漏磁检测的灵敏度，利用ANSYS软件建立了漏磁检测励磁装置的三维有限元模型，研究了钢板的厚度、永磁体厚度、磁极面积以及磁化间隙等因素对钢板局部磁化效果的影响，得到了钢板磁化强度随永磁体几何参数改变时的变化规律，提出了永磁磁化方式下励磁装置优化设计的基本方法，对励磁装置各部分参数进行了优化设计．实验证明，优化设计的励磁装置能改善磁化效果，提高检测灵敏度．

被动电磁装甲对金属射流欧姆加热作用的分析

为探究被动电磁装甲系统对金属射流的防护机理,建立了被动电磁装甲系统对金属射流作用的等效电路模型.结合虚拟源点理论,建立了不同速度金属射流微元穿过被动电磁装甲板后的比作用量模型,并利用MATLAB软件对金属射流微元比作用量进行了数值分析,获得了金属射流微元的比作用量随速度和时间的变化规律.结果表明:金属射流受到欧姆加热作用的影响后,积累的比作用量大于汽化所需要的值;当被动电磁装甲系统初始储能达到一定值时,能使穿过电磁装甲板的金属射流发生电爆炸.

基于ARM-WindowsCE的便携式漏磁检测仪设计

为了分析漏磁信号和缺陷类型之间存在的对应关系,研制了一种适合现场检测的便携式漏磁检测仪。给出基于ARM9嵌入式结构的漏磁检测仪总体结构,该检测仪以S3C2440A处理器为核心,采用WindowsCE5.0为操作系统,以HONEYWELL公司的HMC1021磁阻传感器来获取铁磁材料表面的漏磁信号,较好地实现了漏磁检测仪的基本功能。

被动电磁装甲不同接线柱位置对金属射流电磁力的影响

金属射流在脉冲大电流作用下的稳定性是影响被动电磁装甲作用效果的关键因素之一.理论分析被动电磁装甲对金属射流的作用机理,构建2种不同接线柱位置的被动电磁装甲和金属射流的电磁仿真模型.利用数值仿真方法,分析静态情况下金属射流的电流分布特性、金属射流整体受力及典型位置的受力情况.研究表明,在不考虑射流速度时,接线柱在金属板对角情况的箍缩效果较为明显,而接线柱在金属板的同侧时,其横向扰动效果较为明显.要实现被动电磁装甲对金属射流的有效扰动和破坏,还需对金属板接线端子的位置进行参数优化.