發(fā)布時間：2017-09-01 15:09

  本文關鍵詞：微型霍普金森桿系統(tǒng)的改進與應用

  更多相關文章： 微型Hopkinson桿 有限元分析方法 磁阻式電磁發(fā)射 纖維 MEMS結構

【摘要】：霍普金森桿裝置是測試材料在高應變加載下動態(tài)力學性能最有效的技術手段。隨著航空、航天、軍事等領域的動態(tài)測試需要,Hopkinson桿裝置的應用已經逐漸拓展到測量薄膜、纖維等低維材料以及MEMS微結構等微器件的動態(tài)力學性能。本文改進了磁阻式電磁發(fā)射裝置和微型Hopkinson拉(壓)桿裝置,并將最終的拉桿和壓桿分別用于纖維材料以及MEMS微結構的動態(tài)力學性能測試中。在磁阻式電磁發(fā)射系統(tǒng)改進方面,分析了單級發(fā)射模型的加速機理,通過有限元方法深入研究了子彈渦流損耗、發(fā)射裝置漏磁以及消耗回路的消耗電阻對電磁發(fā)射子彈速度的影響,得到了相關設計參數(shù)。其次,改進了現(xiàn)有單級發(fā)射模型,提高其發(fā)射速度到單級20m/s,使其能夠滿足大部分動態(tài)測試對沖擊速度的要求。在微型Hopkinson拉桿改進方面,首先深入分析了應力波在拉伸桿中的傳播過程和特點,利用有限元分析方法對拉桿裝置進行優(yōu)化設計,獲得了拉伸入射桿、凸臺和套筒子彈的優(yōu)化設計參數(shù);然后根據(jù)分析結果,搭建了適用于單根纖維動態(tài)拉伸性能測試的電磁發(fā)射式微型Hopkinson拉桿系統(tǒng),該系統(tǒng)利用壓電式微力傳感器替代傳統(tǒng)的透射桿;利用搭建的裝置對單根Kevlar#174;129纖維進行動態(tài)拉伸試驗,得到了高應變率下纖維的應力-應變曲線,并通過與已有的實驗結果對比,驗證了裝置在單根纖維材料的動態(tài)拉伸性能測試中的有效性。搭建了由沖擊加載裝置、高低溫加載系統(tǒng)以及高速顯微成像系統(tǒng)組成的微型高低溫高G值加載系統(tǒng),利用該系統(tǒng)研究了引信MEMS安保機構在溫度和沖擊載荷耦合環(huán)境下動態(tài)特性,在-40℃、-20℃、0℃、25℃和50℃五個環(huán)境溫度下開展了對MEMS安保機構進行沖擊試驗,得出在加速度峰值為40360g,脈寬為62μs的沖擊載荷下,其與溫度相關的機動過程和失效行為。
【關鍵詞】：微型Hopkinson桿 有限元分析方法 磁阻式電磁發(fā)射 纖維 MEMS結構
【學位授予單位】：北京理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TH87
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-15
• 1.1 材料的動態(tài)沖擊性能研究10-11
• 1.2 霍普金森桿裝置的發(fā)展與應用11-14
• 1.2.1 霍普金森壓桿技術11-12
• 1.2.2 霍普金森拉桿技術12-13
• 1.2.3 磁阻式電磁發(fā)射霍普金森裝置13-14
• 1.3 本文的研究目的及內容14-15
• 第2章 磁阻式電磁發(fā)射系統(tǒng)的改進與優(yōu)化15-30
• 2.1 概述15-16
• 2.2 子彈發(fā)射速度的影響因素分析16-25
• 2.2.1 電磁發(fā)射仿真模型及仿真分析支路17-18
• 2.2.2 渦流對子彈發(fā)射速度的影響18-21
• 2.2.3 漏磁對子彈發(fā)射速度的影響21-23
• 2.2.4 消耗電阻對子彈發(fā)射速度的影響23-25
• 2.3 磁阻式電磁發(fā)射系統(tǒng)的改進25-28
• 2.3.1 電磁發(fā)射系統(tǒng)電路的改進25-26
• 2.3.2 子彈發(fā)射速度的標定26-28
• 2.4 本章小結28-30
• 第3章 微型霍普金森拉桿的改進與應用30-52
• 3.1 概述30
• 3.2 桿件系統(tǒng)的設計與優(yōu)化30-41
• 3.2.1 測試原理30-33
• 3.2.2 凸臺尺寸的設計與優(yōu)化33-38
• 3.2.3 微力傳感器的選擇與標定38-41
• 3.3 微型Hopkinson拉桿的搭建41-43
• 3.4 微型Hopkinson拉桿的應用43-51
• 3.4.1 實驗準備43-45
• 3.4.2 實驗過程及結果45-51
• 3.5 本章小結51-52
• 第4章 微型高低溫高G值加載系統(tǒng)的研制與應用52-65
• 4.1 概述52-53
• 4.2 微型高低溫高G值加載系統(tǒng)的研制53-59
• 4.2.1 微型Hopkinson壓桿裝置的改進53-54
• 4.2.2 微型Hopkinson壓桿裝置沖擊特性的標定54-57
• 4.2.3 微型高低溫高G值加載系統(tǒng)的研制57-59
• 4.3 典型MEMS安保機構溫度相關的動態(tài)特性研究59-64
• 4.3.1 引信MEMS安保機構及裝夾59-60
• 4.3.2 實驗過程及結果60-64
• 4.3.3 實驗小結64
• 4.4 本章小結64-65
• 結論與展望65-67
• 結論65-66
• 展望66-67
• 參考文獻67-72
• 攻讀學位期間發(fā)表論文與研究成果清單72-73
• 致謝73

【參考文獻】

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1 高順受,孫承緯,陳英石,戴英民,王敏華;60mm口徑電磁感應線圈炮的實驗研究[J];高壓物理學報;1996年03期

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本文編號：772790