某高炮电动击发装置电磁致动的数学模型

通过对电磁线圈所产生的电磁场分析及电磁铁的受力分析,建立了某高炮电动击发装置的受力模型及其电磁致动的运动方程。该模型有助于分析与提高高炮的动态响应时间。     

基于实验的超磁致伸缩微致动器动力学特性分析

基于超磁致伸缩微致动器实验所得的激励电流-磁致伸缩材料轴向位置-磁场强度三者之间的关系式,修正了厚壁线圈轴向电流-磁场理论公式.利用修正公式对超磁致伸缩微致动器动力学模型进行理论分析,得到了微致动器的振动响应;分析了修正系数、偏置磁场及预压应力对微致动器的影响.结果表明:修正系数对微致动器动力学特性影响十分明显,当修正系数K′=1.24时,基于实验拟合函数与基于厚壁线圈电流-磁场理论公式所得到的微致动器的输出位移与输入激励电流之间的滞回环完全吻合;微致动器振动响应具有明显的非线性特性,而且修正系数对其影响很大.偏置磁场与预压应力对微致动器的幅频特性影响也十分明显.     

基于磁致伸缩效应的管道检测纵向导波模型

基于铁磁性材料在磁场作用下具有的磁、力学特性，推导了磁致伸缩无损检测技术在管道中检测导波模型．在静态偏置磁场和通过传感器激励线圈交变电流形成的交变磁场作用下，管道中产生弹性导波，由弹性导波运动方程，推导其位移表达式，由位移求出应变．根据逆磁致伸缩效应，应变导致磁感应强度的变化，其变化引起穿过接收线圈磁通量的改变从而推导出感应电压表达式．由此建立了作用在激励传感器线圈上的电流与接收传感器输出电压之间的定量关系，为磁致伸缩效应用于无损检测提供了检测理论和技术手段．     

温度对介电弹性体材料致动器动态性能的影响

介电弹性体材料(Dielectric Elastomer,简称DE)具有很强的粘弹性,由于DE材料的粘弹性具有时间依赖关系,从而使其应力-应变也具有时间依赖性,因此动态变形中,其能量转换、宏观变形等特性也必然受到粘弹性的影响。同时,DE的粘弹性和介电常数具有很强的温度依赖性。通过引入温度对介电常数、弹性模量和粘弹性松弛的影响,并结合DE的粘弹性力学模型和欧拉-拉格朗日方程,构建了不同环境温度场下的DE系统的动力学控制方程。最后,通过数值模拟,分析了温度对DE材料致动器动态性能的影响。研究结果能为DE致动器的结构设计和动态变形控制提供理论指导。     

斜磁场作用下双阱中的混沌轨道

对斜磁场作用下双阱中的电子运动进行了分析 .磁场倾斜角θ=0°时 ,Hamiltonian系统是可积的 ,θ=2 0°时 ,系统的混沌特性比较明显 ;运动轨道的混沌特征还和无量纲能量的大小有着密切联系 ,无量纲能量越大 ,表现出的混沌特性越明显 ;轨道表现出的性质将取决于局部阱的形式 .     

磁流变弹性体磁致力学性能的数值模拟研究

磁流变弹性体是一类将磁性敏感颗粒嵌入柔软橡胶基体中制成的新型磁敏高弹性智能材料.基于细观力学RVE(等效体积单元)方法,建立了磁流变弹性体的二维多链RVE,从理论分析和数值模拟两条主线,研究了磁流变弹性体的磁致压缩和磁致剪切力学性能,包括其磁致模量和磁场能量的变化情况,讨论了磁致模量的变化与能量转换之间的关系.通过对多链磁流变弹性体进行磁弹性耦合数值模拟,验证了外磁场的施加使得磁流变弹性体的初始压缩应力减小,剪切模量增大.     

低雷诺数下流致振动能量收集模拟研究

利用流致振动现象进行能量收集作为一种新的获能方式,具有无污染、获能效率高、对工作环境适应性强等优点.通过在刚性阻流体后方的涡流场中设置压电悬臂梁来俘获流致振动能量,运用流固耦合算法,对低雷诺数下基于流致振动的能量收集进行了数值模拟,研究了阻流体截面形状、压电悬臂梁-阻流体间距以及悬臂梁长度等因素对压电悬臂梁俘能效率的影响,定量分析了压电悬臂梁的获能大小、振动幅度和频率,通过分析不同工况下压电悬臂梁的振动特性和流场的特征,揭示了流致振动俘能的力学机理.     

考虑介电常数影响的GMA内部磁场特性分析

以Maxwell’s方程为基础,结合超磁致伸缩材料压磁方程,建立了考虑介电常数、预压应力等参数的超磁致伸缩材料内部磁场径向分布模型,并对其进行了理论分析和数值仿真.讨论了介电常数、预压应力、激励频率等参数对材料内部磁场分布及滞回特性的影响.结果表明,超磁致伸缩材料径向内部磁场分布具有明显的集肤效应和滞回特性;受电导率与介电常数共同影响,材料的磁场分布出现了双峰现象;沿磁致伸缩材料半径增大方向,外激励磁场与材料内部磁场的滞回特性逐渐减弱,磁场损耗随之降低;随着预压应力的增大,材料内部的集肤效应逐渐减小.     

长线磁致伸缩位移传感器激励波的研究

讨论了长线磁致伸缩位移传感器中激励波的产生机理及分布特性,分别对永久磁铁磁场作用下磁致伸缩线材内外磁场和脉冲电流作用下线材内外的周向磁场进行了分析,讨论了在合成磁场作用下弹性波和固支波的相关机理,构建了相应的数据模型。通过建立有限元模型,使用ANSYS仿真平台进行了激励磁场的仿真模拟,获得了激励波的相关参数,为提高该种传感器检测精度提供了理论依据和实验数据。     

电磁发射的初步研究

该文介绍同步磁阻型线圈发射平台的工作原理,初步分析目前同步磁阻型线圈发射验证平台在储能电源小型化、位置触发、弹射体临界条件、线圈耦合、弹射体减速力(材料)及驱动线圈寿命等方面的技术瓶颈,得出同步磁阻型线圈炮更适用于中低初连载荷发射的结论.同时,研究同步磁阻型线圈发射平台在新概念电磁线圈能量武器、大质量载荷弹射(无人机、火箭)以及能量转换机构等方面的应用前景,为科学制定同步磁阻型线圈炮发展战略奠定了基础.     

基于超磁致伸缩材料的谐波驱动器结构与磁场优化设计

基于超磁致伸缩材料(giant magnetostrictive material,GMM)正逆耦合效应以及能量转换特性,提出一种集驱动、传动及传感于一体的新型自感知谐波驱动器构想.利用ANSYS分析谐波减速器运行过程中波发生器应力分布情况,结合波发生器尺寸结构求解GMM棒的尺寸参数.基于毕奥萨伐尔定律推导驱动线圈内部磁场求解方法并设计驱动磁场和偏置磁场布置方式.利用COMSOL Multiphysics建立驱动器电磁机三场耦合模型,分析在不同条件下驱动线圈内部磁场分布情况以及驱动器的位移输出特性.结果表明:在永磁体总长度不变情况下,对永磁体实行内置均匀布置,随着永磁体片数逐渐增加,磁场均匀度从44％降低到26％,输出最大位移从0.123 mm下降到0.114 mm,GMM棒应力分布均匀度显著提高.     

岩石能量特征与其细观结构的关联性

 岩石的细观结构影响其受载过程中的能量行为。从岩石基元平均强度、均质度和细观特征尺度等3种细观特征入手,研究了其对特征能量参数和能量特征指数的影响规律。结果表明:(1)基元平均强度越大,相同应力比下的输入能量密度和积聚弹性能密度呈非线性增长;峰后所需耗散能密度变化不大,约为500～2000J/m³;弹性能转化率变小;岩样能量特征指数呈指数型增长。(2)随着均质度的升高,峰前输入能量密度和积聚弹性能密度都呈线性增长;峰后破坏所需耗散能降低;越来越多的能量转化为弹性能积聚在岩石内;能量特征指数线性增大。(3)细观特征尺度越大,外界输入能量和积聚弹性能都增大,但幅度不同;峰后破坏所需耗散能越大;弹性能转化比例越低;当细观特征尺度小于1mm时,能量特征指数大幅减小,而当其大于1mm时,变化不大。     

基于超磁致伸缩材料的驱动器设计及磁场仿真

基于超磁致伸缩材料的工作原理,设计了具有微位移可控特性的驱动器。为了探究驱动器内部磁场设计的合理性以及超磁致伸缩驱动器的磁感应强度与激励电流之间的关系,应用ANSYS有限元分析软件对超磁致伸缩驱动器的内部磁场进行仿真。研究结果表明,超磁致伸缩驱动器磁场设计合理;随着电流的增大,超磁致伸缩材料中的磁感应强度也随之增加并且磁感应强度逐渐趋于饱和。     

超磁致伸缩驱动器的输出力动态响应特性

设计了一种新型超磁致伸缩驱动器,通过ANSYS有限元分析软件对超磁致伸缩驱动器的内部磁场进行了仿真。并搭建了输出力动态响应特性测试系统,通过改变外加电流与预紧力大小对驱动器的动态响应时间进行研究。实验结果表明,该驱动器的磁场设计合理;当电流小于2.5 A且预压力一定时,其输出力响应时间随电流的增大而减小;设计的驱动器在预压力达到300 N时输出力响应时间最短。     

肌腱生物反应器的开发与组织工程肌腱的构建

分析了骨骼肌和气动肌腱的力学特点,确定以能模拟肌肉运动的气动肌腱作为肌腱生物反应器的动力元件,并开发肌腱生物反应器的控制系统和测量系统的软硬件,设计细胞培养室及换液系统,形成了一套完整的肌腱生物反应器系统。采用鸡的趾深屈肌腱细胞构建组织工程肌腱。通过工程化肌腱的构建实验表明:整个肌腱生物反应器系统运行良好,并能成功培养组织工程肌腱达12周。     

Design and Maxwell 3D simulation of small permanent magnetic actuator

According to the magnetic circuit design theory and performance requirements of magnetic field, an H-type permanent magnetic actuator that generates uniform magnetic field larger than 0.4 T in the interested re- gion has been designed in this paper. The static magnetic field simulation analysis was done by Ansoft＇ s Max- well three-dimensional （3D） software. The simulation results showed that the magnetic field of this system can meet the requirements, and this permanent magnetic actuator designed in this paper can be used in small nuclear magnetic resonance （NMR） svstem.     

磁放大器原理及执行器故障分析

论述了磁放大器的工作原理和特点 ,介绍了磁放大器在执行器中的应用 ,对执行器的两种常见故障作了分析     

Simulation and Experimental Study of Dynamic Characteristics of a Pneumatic Actuator in Air Splicer

Splicing process parameters determined by dynamic characteristic of pneumatic actuator in air splicer have a significant influence on the performance of spliced yarn. Both gas thermodynamic and pneumatic actuator dynamic models, which were solved by the Runge-Kutta algorithm, were established to analyze the relationship among structural parameters of a pneumatic actuator and splicing process parameters such as splicing duration and gas consumption. Additionally,a visualization test bench to observe the dynamics of the pneumatic actuator and a mass flow measurement system to track splicing duration and gas consumption were designed. Comparisons between experimental data and simulation results show that the mathematical model accurately accounts for the dynamic characteristics of the pneumatic actuator,and consequently predicts splicing process parameters, which provides a theoretical foundation for the design optimization of air splicer.     

推力矢量发动机燃气舵系统的设计与分析

本文对推力矢量发动机燃气舵进行总体设计,构建燃气舵控制系统的仿真模型,为实用的推力矢量控制装置提供了有价值的参考。首先在大量试验的基础上,对推力矢量燃气舵进行初步设计,通过对燃气舵系统的受力分析,找出弹体和燃气舵之间的相互作用关系,推出了弹体和燃气舵片之间力的转换关系,燃气舵片偏角和舵机转角之间的转换关系,进而推导出燃气舵系统的铰链力矩;其次,对燃气舵系统进行力矩分析和力学转换,确定舵机系统受到的负载,结果表明,所设计的燃气舵曲柄滑杆传动机构能够有效减小铰链力矩对舵机系统的负载;最后,构建燃气舵系统数学模型,利用MATLAB对其进行仿真并取得了较好的效果,最终实现燃气舵系统的PID精确控制,为燃气舵系统的设计和控制研究提供了依据。     

MSMA直线驱动器的数学模型及控制系统

针对新型功能材料磁控形状记忆合金(Magnetically Controlled Shape Memory Alloy简称MSMA)在磁场作用下变形量大、动态响应频率高、功率密度大和机电能量转换效率高的特点,提出了一种基于MSMA材料的新型直线驱动器及其控制系统的设计方案,在分析了其工作原理的基础上,建立了系统的动力学模型,并进行了分析计算;给出了MSMA驱动器的样机和实验结果,实验结果表明:模型的正确性和实用性,为MSMA材料在智能系统中的应用提供了理论和实验基础。