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《燕山大学》 2017年
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复合型轨道应力场和温度场的理论及数值模拟分析

安雪云  
【摘要】:电磁炮发射时会产生大量的热,这些热量主要来源于轨道通电后产生的焦耳热,这些热量大部分被轨道吸收。轨道中热量的增加致使温度急剧升高,高温使得导轨表面部分材料发生脱落、气化,甚至是电离,这加剧了轨道表面的烧蚀现象。虽然铜轨道具有良好导电性,能保证电枢的发射速度,但在高温下铜的强度低、耐磨性能差,因而降低了轨道的使用寿命,限制了其在大功率重复发射中的应用。而铜基复合型轨道在保证高电导率的基础上,改善了轨道内表面的机械性能,既保证弹丸的发射速度,又能提高轨道表面的强度和耐烧蚀能力,因此在现代轨道炮的设计中得到了人们的重视。本文主要研究了铜基复合型电磁轨道的接触应力,并应用数值模拟的手段分析了其在发射状态下多物理场的耦合状态。将铜基复合型轨道简化为均布载荷和集中力作用下的半平面接触问题,应用平面弹性理论得到了轨道复合层的应力分布,并在此基础上给出了轨道基层局部的拟合后载荷表达式,进一步得到了轨道基层的应力场。应用Comsol Multiphysics软件对复合轨道发射状态下的多个物理场进行了耦合分析,得到了发射时轨道间、电枢内部的磁场分布,给出了轨道及电枢上的电流密度分布,并进一步计算出了在发射时轨道和电枢的温升,以及轨道和电枢的应力场。分析了轨道的几何尺寸、复合层材料的物理参数、电枢的物理参数等对轨道及电枢电磁场、温度场及应力场分布的影响。
【学位授予单位】:燕山大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TJ866

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