磁流变阻尼器的力学特性及其在火炮反后坐中的应用研究

论文摘要

磁流变阻尼器作为一种新型智能化阻尼装置,它已被广泛用于振动控制领域,并且已经获得了成功。本文以两不同结构的阻尼器为研究对象,并对此进行了相关的研究工作。具体包括以下四方面：1、对所研究的阻尼器内部的磁路和流场分别进行有限元分析。通过ANSYS软件首先对磁路进行分析,得到不同励磁电流下阻尼间隙中的磁通密度分布图,经过统计分析获得阻尼间隙中的磁感应强度值随励磁电流的变化曲线趋势图。然后根据磁路分析结果再对流场进行分析,获得不同屈服应力下流场内部的压差值,分析了阻尼力的可控性和速度的可控区域。2、根据流体力学知识,推导阻尼器的准静态模型,并设计拉伸试验,通过试验数据对准静态模型中的参数进行辨识。被辨识的目标函数为不连续函数,本文采用遗传算法和直接搜索方法相结合的方法进行优化分析,并对辨识后的准静态模型进行分析,获得了阻尼器的力学特性。3、对火炮磁流变反后坐装置进行理论分析,主要完成火炮的后坐过程仿真。仿真过程中阻尼器的力学模型考虑了磁流变液的流动惯性,为偏微分方程,本文采用有限差分法进行求解。仿真结果表明了考虑流动惯性力的必要性,并发现通过控制电流值的大小,可以达到控制后坐阻尼力的峰值、后坐位移和后坐速度的目的。4、设计冲击试验,测试了阻尼器在冲击力作用下的可控性。最后,对全文进行了总结,介绍了全文的特色和创新之处,并指出今后工作有待深入研究的问题。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题的提出和意义
• 1.2 磁流变阻尼器及研究现状
• 1.2.1 磁流变阻尼器结构及原理
• 1.2.2 磁流变阻尼器的研究现状
• 1.3 本文所要开展的主要工作
• 2 基于有限元分析的磁流变阻尼器力学特性的预计
• 2.1 引言
• 2.2 磁流变阻尼器结构简介
• 2.3 磁场的有限元分析
• 2.3.1 磁路分析步骤
• 2.3.2 旁路式阻尼器的磁路仿真结果
• 2.3.3 折返式阻尼器的磁路仿真结果
• 2.4 流场的有限元分析
• 2.4.1 流场分析步骤
• 2.4.2 旁路式阻尼器的流场分析结果
• 2.4.3 折返式阻尼器的流场分析结果
• 2.5 磁流变阻尼器有限元分析总结
• 2.6 本章小结
• 3 磁流变阻尼器准静态模型及辨识
• 3.1 引言
• 3.2 准静态力学模型的创建
• 3.3 磁流变阻尼器试验设计
• 3.4 准静态模型辨识
• 3.4.1 遗传算法简介
• 3.4.2 辨识步骤
• 3.4.3 辨识结果及分析
• 3.5 辨识结果补充说明
• 3.6 本章小结
• 4 磁流变阻尼器在火炮后坐过程中应用的理论研究
• 4.1 引言
• 4.2 旁路式磁流变阻尼器动力学模型
• 4.3 有限差分法
• 4.3.1 有限差分法简介
• 4.3.2 网格划分（方程离散化）
• 4.3.3 创建差分方程
• 4.3.4 差分方程的求解步骤
• 4.3.5 差分格式的相容性、收敛性和稳定性
• 4.4 火炮后坐仿真
• 4.4.1 内弹道数学模型
• 4.4.2 后坐仿真模型及求解
• 4.4.3 后坐仿真结果分析
• 4.5 折返式磁流变阻尼器在火炮中的应用研究
• 4.6 本章小结
• 5 磁流变阻尼器冲击试验研究
• 5.1 引言
• 5.2 试验原理及组成
• 5.2.1 冲击试验原理及组成
• 5.2.2 冲击试验台架
• 5.2.3 传感器参数
• 5.2.4 控制电源
• 5.3 试验结果及分析
• 5.3.1 试验结果
• 5.3.2 试验结果分析
• 5.4 本章小结
• 6 全文工作总结
• 6.1 本文完成的工作及创新点
• 6.2 存在的问题及展望
• 附录A
• 附录B
• 致谢
• 参考文献