本文關(guān)鍵詞：微型霍普金森桿系統(tǒng)的改進(jìn)與應(yīng)用

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【摘要】：霍普金森桿裝置是測(cè)試材料在高應(yīng)變加載下動(dòng)態(tài)力學(xué)性能最有效的技術(shù)手段。隨著航空、航天、軍事等領(lǐng)域的動(dòng)態(tài)測(cè)試需要,Hopkinson桿裝置的應(yīng)用已經(jīng)逐漸拓展到測(cè)量薄膜、纖維等低維材料以及MEMS微結(jié)構(gòu)等微器件的動(dòng)態(tài)力學(xué)性能。本文改進(jìn)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(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)力學(xué)性能測(cè)試中。在磁阻式電磁發(fā)射系統(tǒng)改進(jìn)方面,分析了單級(jí)發(fā)射模型的加速機(jī)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(duì)電磁發(fā)射子彈速度的影響,得到了相關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)。其次,改進(jìn)了現(xiàn)有單級(jí)發(fā)射模型,提高其發(fā)射速度到單級(jí)20m/s,使其能夠滿足大部分動(dòng)態(tài)測(cè)試對(duì)沖擊速度的要求。在微型Hopkinson拉桿改進(jìn)方面,首先深入分析了應(yīng)力波在拉伸桿中的傳播過程和特點(diǎn),利用有限元分析方法對(duì)拉桿裝置進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),獲得了拉伸入射桿、凸臺(tái)和套筒子彈的優(yōu)化設(shè)計(jì)參數(shù);然后根據(jù)分析結(jié)果,搭建了適用于單根纖維動(dòng)態(tài)拉伸性能測(cè)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(duì)單根Kevlar#174;129纖維進(jìn)行動(dòng)態(tài)拉伸試驗(yàn),得到了高應(yīng)變率下纖維的應(yīng)力-應(yīng)變曲線,并通過與已有的實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比,驗(yàn)證了裝置在單根纖維材料的動(dòng)態(tài)拉伸性能測(cè)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(jī)構(gòu)在溫度和沖擊載荷耦合環(huán)境下動(dòng)態(tài)特性,在-40℃、-20℃、0℃、25℃和50℃五個(gè)環(huán)境溫度下開展了對(duì)MEMS安保機(jī)構(gòu)進(jìn)行沖擊試驗(yàn),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(guān)的機(jī)動(dòng)過程和失效行為。
【關(guān)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(jié)構(gòu)
【學(xué)位授予單位】：北京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TH87
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-15
• 1.1 材料的動(dòng)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(yīng)用11-14
• 1.2.1 霍普金森壓桿技術(shù)11-12
• 1.2.2 霍普金森拉桿技術(shù)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(nèi)容14-15
• 第2章 磁阻式電磁發(fā)射系統(tǒng)的改進(jìn)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(duì)子彈發(fā)射速度的影響18-21
• 2.2.3 漏磁對(duì)子彈發(fā)射速度的影響21-23
• 2.2.4 消耗電阻對(duì)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(jìn)25-28
• 2.3.1 電磁發(fā)射系統(tǒng)電路的改進(jìn)25-26
• 2.3.2 子彈發(fā)射速度的標(biāo)定26-28
• 2.4 本章小結(jié)28-30
• 第3章 微型霍普金森拉桿的改進(jìn)與應(yīng)用30-52
• 3.1 概述30
• 3.2 桿件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與優(yōu)化30-41
• 3.2.1 測(cè)試原理30-33
• 3.2.2 凸臺(tái)尺寸的設(shè)計(jì)與優(yōu)化33-38
• 3.2.3 微力傳感器的選擇與標(biāo)定38-41
• 3.3 微型Hopkinson拉桿的搭建41-43
• 3.4 微型Hopkinson拉桿的應(yīng)用43-51
• 3.4.1 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備43-45
• 3.4.2 實(shí)驗(yàn)過程及結(jié)果45-51
• 3.5 本章小結(jié)51-52
• 第4章 微型高低溫高G值加載系統(tǒng)的研制與應(yīng)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(jìn)53-54
• 4.2.2 微型Hopkinson壓桿裝置沖擊特性的標(biāo)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(jī)構(gòu)溫度相關(guān)的動(dòng)態(tài)特性研究59-64
• 4.3.1 引信MEMS安保機(jī)構(gòu)及裝夾59-60
• 4.3.2 實(shí)驗(yàn)過程及結(jié)果60-64
• 4.3.3 實(shí)驗(yàn)小結(jié)64
• 4.4 本章小結(jié)64-65
• 結(jié)論與展望65-67
• 結(jié)論65-66
• 展望66-67
• 參考文獻(xiàn)67-72
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表論文與研究成果清單72-73
• 致謝73

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前2條

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本文編號(hào)：772790