【摘要】：針對現(xiàn)代引信電源系統(tǒng)微型化、一體化、模塊化的發(fā)展趨勢,根據(jù)中大口徑非旋轉(zhuǎn)彈的特點,提出了一種微機械加速度閉鎖開關(guān)。該開關(guān)帶有齒形結(jié)構(gòu)的懸空質(zhì)量塊和齒形固定錨點,通過質(zhì)量塊和錨點在運動過程中相互碰撞實現(xiàn)能量耗散,具有在高幅值窄脈沖加速度下保持斷開,低幅值長脈沖加速度下可靠閉鎖的功能,能夠識別中大口徑非旋轉(zhuǎn)彈的正常發(fā)射過載和勤務(wù)跌落沖擊。首先分析了微機械加速度閉鎖開關(guān)所受的引信環(huán)境力,研究了開關(guān)的工作原理,得到了開關(guān)在不同環(huán)境下的響應(yīng)特性。然后,對開關(guān)進行結(jié)構(gòu)設(shè)計,由有限元分析結(jié)果對開關(guān)模型進行簡化,分析關(guān)鍵參數(shù)對開關(guān)性能的影響。接著采用UV-LIGA技術(shù)制作了開關(guān)樣機,利用樣機試驗和有限元仿真相結(jié)合的方法驗證了開關(guān)識別中大口徑非轉(zhuǎn)彈正常發(fā)射環(huán)境和勤務(wù)跌落環(huán)境的能力。有限元仿真結(jié)果表明,開關(guān)在3000g/3ms半正弦加速度作用下可靠閉鎖。旋轉(zhuǎn)臺離心試驗顯示,開關(guān)的靜態(tài)閉鎖閾值為2379g～2485g。落錘沖擊試驗和有限元仿真結(jié)果均表明,開關(guān)在15000g/0.3ms半正弦加速度作用下沒有閉鎖。仿真和試驗結(jié)果證明得到的開關(guān)滿足設(shè)計要求。為了增強微機械加速度閉鎖開關(guān)的實際應(yīng)用能力,研究了開關(guān)的可靠性。對于沖擊可靠性,提出了柔性止動結(jié)構(gòu),利用連續(xù)接觸力理論建立了止動碰撞模型,通過Simulink對模型進行仿真,研究碰撞動態(tài)過程以及止動剛度對碰撞力和碰撞彈跳現(xiàn)象的影響。通過落錘沖擊系統(tǒng)對樣機進行測試,結(jié)果表明,開關(guān)累計失效分布函數(shù)(CDF)符合韋布爾分布,標(biāo)度參數(shù)(參考加速度)α = 29600、形狀參數(shù)β=8.2。擬合結(jié)果表明,柔性止動結(jié)構(gòu)能夠改善開關(guān)抗沖擊性能。對于溫度可靠性,運用Stoney擴展公式研究了微機械加速度閉鎖開關(guān)的熱應(yīng)力分布,并對開關(guān)開展可靠性強化試驗。試驗結(jié)果表明,開關(guān)主要失效模式為彈簧塑性變形、活動部件的位錯、分層以及開關(guān)整體從封裝基底上脫落。結(jié)合可靠性強化試驗和熱應(yīng)力分析結(jié)果,從結(jié)構(gòu)設(shè)計和制作工藝角度提出了可靠性增強方法。
【學(xué)位授予單位】：南京理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TJ430.2

【參考文獻】

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本文編號：2607874