电磁轨道发射系统的机电耦合混沌振动研究

摘要

电磁轨道发射是一种能将物体加速至超高速度的新型发射方式，它利用电磁力驱动有效载荷，将电磁能转换成机械能，将广泛地替代现有的传统发射模式。电磁轨道炮在发射过程中，随着电枢的不断向前滑动，导轨上会产生横向动态挠曲变形，而且在某些条件下会引起导轨复杂的振动现象甚至是混沌振动，会对轨道炮发射结构和寿命产生严重的影响。因此，对电磁轨道发射系统的机电耦合混沌振动研究具有重要的理论意义和实用价值。
　　本文建立了电磁轨道发射系统的机电耦合动力学模型，考虑非线性机电耦合力的作用，推导出电磁载荷作用下导轨的动力学方程，采用近似解析法和Runge-Kutta法分别求解系统的时域响应，进行了系统非线性振动近似解析解和数值解的对比分析。结果表明：当系统非线性较弱时，解析解和数值解产生的误差较小；当系统非线性较强时，解析解不再适用。
　　推导出电流激励下电磁轨道发射系统的机电耦合非线性振动微分方程，采用数值法并借助分岔图、功率谱图、时域波形图、相图和Poincare截面图，分析了导轨的动态响应及其随参数变化的分岔演化规律。
　　采用数值法求解了速度激励下系统机电耦合非线性振动微分方程，并借助分岔图、功率谱图、时域波形图、相图和Poincare截面图，分析了电磁轨道发射系统随参数变化的分岔演化规律。同时与考虑电流激励时系统的振动特性相比较，分析了速度激励对系统非线性振动的影响规律。
　　运用MATLAB和VB混合编程方法，将MATLAB自带的COM组件技术用于开发一款界面友好、操作简单的电磁轨道发射系统机电耦合混沌振动的模拟计算软件，提高了系统混沌振动分析的效率。

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第1章 绪 论

1.1引言

1.2 国内外发展状况

1.3 课题的研究目的与内容

第2章 电磁轨道发射系统的非线性振动分析

2.1 电磁导轨发射技术原理

2.2导轨的机电耦合非线性动力学模型

2.3解析解

2.4数值解

2.5 本章小结

第3章 电流激励下系统的混沌振动分析

3.1 系统的非线性振动方程

3.2 混沌振动的特征

3.3 系统非线性动力学行为

3.4 本章小结

第4章 速度激励下系统的混沌振动分析

4.1 系统在速度激励下的非线性振动方程

4.2速度激励下系统的非线性动力学行为

4.3 本章小结

第5章 系统非线性振动软件的开发

5.1基本思路及实现方法

5.2 系统分析软件设计

5.3 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果

致谢