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电磁发射是通过电磁推力发展而来的一门新兴技术。近些年之所以引起各国的关注是因为其发射初速度高、释放能量便于控制等传统火药发射所不具备的特点。但是由于电磁装置在发射中存在着电、热、力等多重耦合作用,所以在设计电磁发射装置的过程中,很多问题有待解决。为了确保电磁轨道的发射精度,就必须使轨道具有足够强度和刚度。本文以自行设计的导轨式电磁轨道炮为基础,分析其变形及内力,为电磁轨道炮的强度和刚度设计提供理论支持。 本文首先根据毕奥-萨伐尔定律计算出磁感应强度的公式和轨道所受电磁力的计算公式。依据传热学理论推导出电枢因膨胀产生的应变和计算出对发射轨道产生的压力公式。并分析了三种弹性基础梁的计算基础:无限长梁、半无限长梁和有限长梁计算基础理论。 其次,设计出发射轨道的总体结构并确定出导轨和电枢材料的属性。通过仿真计算分析,得出导轨架组件的刚度。结合三维模型对电磁发射装置的受力模型进行分析并建立相应的基于弹性基础梁理论的计算模型。考虑发射轨道的工作状况,应用比奥-萨法尔定理计算出轨道受到的分布载荷q和应用热膨胀理论计算出电枢膨胀产生的对轨道的集中压力P。 最后,根据三种弹性基础梁分析方法,计算出电枢运动到某一位置时整个导轨的变形情况和电枢在沿整个轨道运动过程中变形最大值及其位置并绘制了相应的曲线图。采用ANSYS和ABQUS两种数值分析软件得出电枢运动到不同位置时整个导轨的变形云图,拟合出电枢运动的整个过程中导轨的最大变形及位置曲线图。 通过研究,得出三种可以计算电磁发射装置在发射过程中受力变形的弹性基础梁的计算方法;发现轨道在工作状况下的最大挠度变形始终发生在电枢膨胀所产生的集中力处;在弹丸发射的整个过程中,导轨产生的最大挠度变形发生在弹丸的入口端和出口端;应用有限元分析软件对在发射状态下的整个炮身变行进行数值分析,并将三种弹性基础梁计算方法的结果与数值仿真分析对比,检验了计算方法的可靠性和数值分析的可行性。对实际炮身的变形计算具有实际参考意义。