四极复合型轨道电磁发射器多物理场仿真

四极复合型轨道电磁发射器在工作过程中,会产生结构变形、温度变化、电磁干扰等多种现象,同时涉及电磁场、温度场、结构场的多场效应,其作用机理相当复杂。本文利用有限元分析软件ANSYS,对四极复合型轨道电磁发射器进行电磁-结构、电磁-温度和电磁-温度-结构仿真,探究其在不同因素作用下的多物理场特性。仿真结果表明,该仿真模型能够反映出电磁发射过程中的实际现象,发射器各组件在发射结束时刻的温升不同,引起电枢和轨道不同程度的变形,因此设计装置结构和添加激励时,应充分考虑热应力的影响。

铜基复合型四极轨道电磁特性仿真分析

四轨电磁发射器在工作过程中,电流集中引起的热效应会影响发射精度和轨道寿命。为缓解大电流带来的轨道热损伤及机械磨损问题,提出铜基复合型四轨电磁发射器模型并对其电磁特性进行了研究。采用有限元方法,对复合型和普通型四轨电磁发射器的电流密度和磁场分布进行了仿真对比;分析了复合层参数对电流密度、磁场强度和电枢受力三方面的影响。仿真结果表明,复合型四轨电磁发射器能够降低电枢和轨道接触面的电流密度,改善接触面的电流分布状况;复合型四轨电磁发射器在特定位置处具有更大的磁场屏蔽范围,能为智能弹药提供良好的磁场环境;电流密度、磁场强度和电枢推力均随着铜钢厚度比的增加而增大。

复合型电磁发射轨道接触应力分析

电磁轨道发射时,电枢在轨道内滑动,轨道内表面与电枢之间会产生高温和摩擦,轨道将受到磨损、烧蚀及强度等破坏.因此,人们开始考虑采用铜基复合轨道来增强轨道内表面的强度及耐烧蚀能力.该文研究的是以钢材料作为复合层的铜基复合电磁轨道.当轨道通入电流时电枢与两轨道组成闭合回路,两轨道间形成强的磁场,电枢在磁场的作用下受到推力并沿着轨道移动.在这个过程中由于电流和磁场的相互作用,轨道间会产生相互作用的斥力;同时电枢在强电流的作用下产生大量的Joule(焦耳)热使得电枢产生膨胀,对两轨道的侧面造成挤压,根据轨道的受力情况将复合型轨道简化为受有一段均布载荷和一个"刚印"作用下的双层梁的力学模型.根据弹性半平面的基本方程求解电枢对轨道表面局部的作用力,进而得到整个轨道的复合层的应力状态;然后利用MATLAB软件对铜-钢界面上的应力进行多项式拟合,得到铜层表面的边界条件,分析铜层表面局部的各项应力,得到了复合轨道基层和复合层的应力与加载电压、复合层厚度比例等参量的关系.为复合型轨道的强度设计提供了依据.