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被动电磁装甲对金属射流的电流作用特性

电工技术学报 2014年第7期29卷 38-44页

作者：苑希超雷彬李治源陈少辉军械工程学院弹药工程系石家庄050003 北京航空工程技术研究中心北京100076

为进一步明确被动电磁装甲防护机理,对金属射流的电流作用特性进行了研究。在等效电路模型基础上,分析了脉冲电流的时频特性,提出一种基于频域分析的脉冲电流趋肤效应分析方法。得到了射流内不同时刻的电流密度分布计算方法,研究了放电... 详细信息

为进一步明确被动电磁装甲防护机理,对金属射流的电流作用特性进行了研究。在等效电路模型基础上,分析了脉冲电流的时频特性,提出一种基于频域分析的脉冲电流趋肤效应分析方法。得到了射流内不同时刻的电流密度分布计算方法,研究了放电过程中电流趋肤深度随时间变化的规律。通过与仿真分析结果的比较,给出了计算误差,验证了该分析方法的正确性。最后,根据作用时间模型分析了射流微元所受电流作用的特性。结果表明,脉冲电流具有较宽的频域分布,其电流密度分布不同于单一频率的时谐电流,并非所有时刻电流密度都随深度增加而减小,在脉冲下降沿会出现导体表面的电流密度小于内部电流密度的现象。而脉冲电流对金属射流的作用主要集中在速度小于4km/s的射流尾部,而且越靠近表面的单元受到的作用强度越大。上述研究为被动电磁装甲的优化提供了研究基础。

关键词：脉冲电流趋肤效应频域分析被动电磁装甲电流密度

被动电磁装甲对金属射流箍缩电磁力的计算及验证

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高电压技术 2013年第1期39卷 251-256页

作者：苑希超雷彬李治源陈少辉军械工程学院弹药工程系石家庄050003 北京航空工程技术研究中心北京100076

为提高装甲防护性能,对被动电磁装甲中金属射流所受箍缩电磁力作用进行了研究。在等效电路模型基础上,给出了与箍缩电磁体积力等效的表面电磁压强理论公式,分析了等效表面电磁压强随时间振荡衰减变化的规律;通过分析平均等效表面电磁压... 详细信息

为提高装甲防护性能,对被动电磁装甲中金属射流所受箍缩电磁力作用进行了研究。在等效电路模型基础上,给出了与箍缩电磁体积力等效的表面电磁压强理论公式,分析了等效表面电磁压强随时间振荡衰减变化的规律;通过分析平均等效表面电磁压强的临界现象,认为金属射流半径与趋肤深度的比值r槇<1时,平均等效表面电磁压强会随相对半径的减小而急剧增大。数值模拟和理论分析结果都显示:在合适参数下,平均等效表面电磁压强会在金属射流较细部位急剧增加,从而导致腊肠不稳定性。5kV被动电磁装甲试验结果显示:金属射流受箍缩电磁力影响后,在后效靶板上的穿孔直径明显比不加电情况大。上述研究进一步完善了被动电磁装甲对破甲弹的防护机理,对被动电磁装甲的应用具有一定的指导意义。

关键词：被动电磁装甲破甲弹金属射流电磁箍缩力表面电磁压强腊肠不稳定性

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被动电装甲高功率脉冲电路参数特性分析

高电压技术 2015年第6期41卷 1857-1864页

作者：齐文达雷彬李治源苑希超军械工程学院弹药工程系石家庄050403

为了获得被动电装甲作用于射流的最佳电流波形,研究了电感、电阻、电容及充电电压对被动电装甲放电电流波形的影响规律。在此基础上,重点研究了装甲结构变化对电感的影响及在脉冲电流作用下射流电感、电阻的变化规律。首先在稳态条件下... 详细信息

为了获得被动电装甲作用于射流的最佳电流波形,研究了电感、电阻、电容及充电电压对被动电装甲放电电流波形的影响规律。在此基础上,重点研究了装甲结构变化对电感的影响及在脉冲电流作用下射流电感、电阻的变化规律。首先在稳态条件下,利用电感经验计算公式计算,得到了影响装甲结构电感的主要因素为装甲板间距与装甲板宽度的比值;接着本文首次考虑脉冲电流通过铜射流时产生的趋肤效应(电流上升)及反趋肤效应(电流下降)对电阻和电感的影响,基于能量原理,利用计算得到的射流上的电流分布,得出了一种等效电阻电感的计算方法,并对直径4 mm的射流进行了计算。结果表明:射流的电阻突然增大后又很快趋于稳态电流作用下的电阻值,而电感突然减低后又很快增大至稳态电流作用下电感的1.8%;最后通过测试实验证实了计算方法的正确性。结论认为:在能量一定的情况下,增大电压比增大电容更有利于提高脉冲电流的梯度和峰值;在装甲板距离一定的情况下,应尽量增加装甲板宽度以减小装甲板结构的电感;趋肤效应有利于减小整个系统的电感,获得更大的电流梯度。

关键词：被动电装甲脉冲电流趋肤效应等效电阻等效电感能量原理

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基于贝叶斯估计的漏磁缺陷轮廓重构方法研究

兵工学报 2012年第1期33卷 116-120页

作者：苑希超王长龙王建斌军械工程学院电气工程系河北石家庄050003

漏磁缺陷轮廓重构是指由检测到的漏磁信号重构缺陷轮廓及参数,是实现漏磁反演的关键。目前常用的反演方法包括神经网络法和优化法,但神经网络法的计算精度受噪声影响严重,优化法计算量大。针对这些问题,提出基于递推贝叶斯估计的漏磁缺... 详细信息

漏磁缺陷轮廓重构是指由检测到的漏磁信号重构缺陷轮廓及参数,是实现漏磁反演的关键。目前常用的反演方法包括神经网络法和优化法,但神经网络法的计算精度受噪声影响严重,优化法计算量大。针对这些问题,提出基于递推贝叶斯估计的漏磁缺陷重构算法。建立缺陷轮廓与漏磁信号的状态空间模型,将反演问题描述为基于状态和观测方程的典型的离散时间跟踪问题,对漏磁信号进行了反演,并在不同信噪比下对神经网络法和所提方法进行了反演效果的比较。结果表明:基于递推贝叶斯估计方法的漏磁信号反演算法精度高,同时对噪声具有鲁棒性,是一种有效可行的漏磁反演新方法。

关键词：电磁学漏磁检测轮廓重构粒子滤波重采样

被动电磁装甲对铜射流破坏作用仿真与实验研究

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工程力学 2015年第10期32卷 250-256页

作者：齐文达雷彬向红军苑希超军械工程学院石家庄050003

为了实现被动电磁装甲对射流的防护作用,分别对轴向脉冲电流对射流的颈缩、扭曲作用及装甲板对射流产生的横向电磁力作用机理进行了理论分析,考虑脉冲电流趋肤效应和射流为率相关弹塑性模型的前提下,利用ANSYS对这三种作用机理进行了电... 详细信息

为了实现被动电磁装甲对射流的防护作用,分别对轴向脉冲电流对射流的颈缩、扭曲作用及装甲板对射流产生的横向电磁力作用机理进行了理论分析,考虑脉冲电流趋肤效应和射流为率相关弹塑性模型的前提下,利用ANSYS对这三种作用机理进行了电磁结构耦合仿真,分别得到了电流密度、磁感应强度、电磁力在射流上的分布规律以及射流的最终变形。最后针对三种作用机理分别进行了实验,实验结果证实了被动电磁装甲能够对射流产生破坏作用,在静破甲试验中,当充电电压为5 k V左右,峰值电流为150 k A时,直径为39.2 mm的破甲弹产生的射流侵彻深度降低了8.6%。

关键词：被动电磁装甲脉冲电流射流趋肤效应颈缩扭曲横向电磁力

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利用有限元神经网络计算漏磁场方法研究

兵工学报 2011年第11期32卷 1395-1398页

作者：苑希超王长龙纪凤珠左宪章军械工程学院电气工程系河北石家庄050003

针对有限元法计算量大的不足,用神经网络模拟有限元的分析过程,建立了求解漏磁场计算的有限元神经网络模型,并采用共轭梯度学习算法,对矩形缺陷的漏磁场进行了计算。通过计算得到了磁场强度、磁感应强度矢量图以及漏磁通密度x、y分量图... 详细信息

针对有限元法计算量大的不足,用神经网络模拟有限元的分析过程,建立了求解漏磁场计算的有限元神经网络模型,并采用共轭梯度学习算法,对矩形缺陷的漏磁场进行了计算。通过计算得到了磁场强度、磁感应强度矢量图以及漏磁通密度x、y分量图。结果表明,有限元神经网络能够实现漏磁场的并行求解,具有速度快、稳定性好等优点,是一种漏磁场的快速计算方法。

关键词：电磁学漏磁电磁计算共轭梯度法有限元神经网络

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基于电爆炸机理的被动电磁装甲板结构优化

中北大学学报（自然科学版） 2015年第1期36卷 29-34,60页

作者：苑希超雷彬李治源军械工程学院弹药工程系河北石家庄050003

基于聚能射流在脉冲电流作用下的电爆炸作用机理,对被动电磁装甲板的结构参数进行了优化.分析了等效电感与装甲板宽度和板间距的关系,结合作用时间模型讨论了板间距和源点距离对作用时间的影响.提出了以爆炸比为目标的装甲板参数的优化... 详细信息

基于聚能射流在脉冲电流作用下的电爆炸作用机理,对被动电磁装甲板的结构参数进行了优化.分析了等效电感与装甲板宽度和板间距的关系,结合作用时间模型讨论了板间距和源点距离对作用时间的影响.提出了以爆炸比为目标的装甲板参数的优化方法,对装甲板参数的关系进行了优化.结果表明:装甲板电感可以近似认为是间距和宽度比值的函数,宽度增大和间距减小均会使等效电感减小;但是,当宽度超过一定值时,电感变化率会很小.通过分别计算爆炸比和比作用量的最大极大值,得到两者与最优间距和源点距离的关系.

关键词：被动电磁装甲聚能射流比作用量电爆炸结构优化

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轴向脉冲电流对射流线性不稳定性的作用

强激光与粒子束 2015年第8期27卷 226-231页

作者：齐文达雷彬李治源向红军苑希超军械工程学院弹药工程系石家庄050003

为了提高电磁被动装甲对聚能射流的防护能力,利用叠加原理和磁流体线性不稳定理论,在轴向脉冲电流作用下建立了射流运动线性扰动控制方程,并对射流箍缩和扭曲不稳定性增长率随粘性、时间的变化规律进行了分析,得到了射流不稳定增长率和... 详细信息

为了提高电磁被动装甲对聚能射流的防护能力,利用叠加原理和磁流体线性不稳定理论,在轴向脉冲电流作用下建立了射流运动线性扰动控制方程,并对射流箍缩和扭曲不稳定性增长率随粘性、时间的变化规律进行了分析,得到了射流不稳定增长率和射流的变形规律,并利用数值方法得到了射流变形的计算公式。最后通过直径39.2mm破甲弹进行静破甲试验,通过后效板射流入射孔的大小验证了脉冲电流对射流的箍缩作用;利用具有初始弯曲、直径为1.75mm铜丝模拟了脉冲电流对射流的扭曲作用,通过铜丝的变形验证了脉冲电流对射流的扭曲作用。实验结果证实了理论分析的正确性。

关键词：脉冲电流被动电装甲箍缩扭曲不稳定性磁流体动力学

多匝串联并列轨道炮U形电枢接触界面熔蚀规律分析

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兵工学报 2018年第11期39卷 2081-2091页

作者：邢彦昌吕庆敖雷彬向红军陈建伟苑希超陆军工程大学石家庄校区弹药工程系河北石家庄050003

针对一种多匝串联并列轨道炮U形电枢与轨道接触界面的熔蚀问题,通过电磁-结构-热多物理场耦合分析,对不同电流峰值、不同过盈量的膛内电枢速度、界面接触压力、界面温度等进行了数值仿真,并开展了相关验证试验,得到了接触界面熔蚀规律... 详细信息

针对一种多匝串联并列轨道炮U形电枢与轨道接触界面的熔蚀问题,通过电磁-结构-热多物理场耦合分析,对不同电流峰值、不同过盈量的膛内电枢速度、界面接触压力、界面温度等进行了数值仿真,并开展了相关验证试验,得到了接触界面熔蚀规律。仿真和试验结果表明:发射过程中电枢与轨道间的接触压力随电流波动而变化;接触压力越大,摩擦热功率越大,而接触电阻的焦耳热功率越小;合理设计电枢过盈量参数,可进一步改善滑动接触界面的环境温度;由于滑动过程中不可避免的磨损,电枢接触面熔蚀区域从初始接触区域逐渐向尾部转移,试验结果验证了仿真方法的有效性。

关键词：串联并列轨道炮电磁发射接触界面熔蚀规律接触压力焦耳热摩擦热