Магнитно-импульсный (индукционно-динамический) высокоскоростной привод для устройств испытания изделий на ударное воздействие

• Автор: Семенович, Мария Львовна
• Шифр специальности: 05.02.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Владимир
• Количество страниц: 156 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ИССЛЕДОВАНИЕ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ НАУКИ И ТЕХНИКИ ПО ВОПРОСУ ВЫСОКОСКОРОСТНОГО МАГНИТО-ИМПУЛЬСНОГО ПРИВОДА
1.1 Общие замечания
1.2 Магнитно-импульсная обработка металлов давлением
1.3 Проведение экспериментальных исследований поведения различных материалов при импульсном воздействии
1.4 Применение магнитно-импульсного привода в других областях современной техники
ГЛАВА 2. ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ УСКОРЕНИЯ ПРОВОДЯЩИХ ТЕЛ В ИМПУЛЬСНОМ МАГНИТНОМ ПОЛЕ
2.1 Основные уравнения теории магнетизма
2.2 Получение импульсных магнитных полей в системах с конденсаторными накопителями энергии
2.3 Понятие вектор-потенциала магнитного поля
2.4 Методика расчета импульсного магнитного поля в зазоре индуктор - метаемый диск на поверхности проводника
2.5 Электромагнитные процессы, протекающие в метаемом

2.6 Давление импульсного магнитного поля
2.7 Электромеханические силы, действующие на индуктор

ГЛАВА 3. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ МАГНИТНО-ИМПУЛЬСНОГО ПРИВОДА
3.1 Обзор методов расчета магнитно-импульсного привода
3.2 Описание математической модели магнитно-импульсного привода
* 3.3 Методика расчета параметров магнитно-импульсного
привода
3.4 Описание программы математического моделирования магнитно-импульсного привода
3.5 Результаты математического моделирования магнитно-
* импульсного привода
ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ МАГНИТНО-ИМПУЛЬСНОГО ПРИВОДА
4.1 Общее описание магнитно-импульсной установки МИУ-К
* 4.2 Силовой блок опытного образца МИУ-2К
4.3 Блок индуктора
4.4 Метаемое тело (индентор)
4.5 Методика проведения эксперимента
*' ОСНОВНЫЕ НАУЧНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ А
« ПРИЛОЖЕНИЕ Б
ПРИЛОЖЕНИЕ В
ПРИЛОЖЕНИЕ Г

ВВЕДЕНИЕ
Диссертационная работа «Магнитно-импульсный (индукционнодинамический) высокоскоростной привод для устройств испытания изделий на ударное воздействие» посвящена проблеме эффективного ускорения твердых тел до высоких скоростей с использованием магнитно-импульсного привода в целях воспроизведения в лабораторных условиях высокоскоростных ударных нагрузок, действующих на различные изделия машиностроения при их эксплуатации.
Высокоскоростные ударные нагрузки представляют собой внешние механические воздействия, характерной особенностью которых является, во-первых, малая длительность импульса ударного давления и, во-вторых, высокий уровень механических напряжений, возникающих в испытываемом изделии. Такие воздействия характерны для условий эксплуатации материалов и изделий аэрокосмической, оборонной, горной техники. Именно сочетание большой амплитуды и малой длительности воздействия приводит к тому, что обычные материалы в таких условиях ведут себя необычным образом. В связи с этим в процессе проектирования и опытной отработки изделий возникает проблема проведения высокоскоростных ударных испытаний, причем желательно, чтобы эти испытания можно было реализовать в условиях обычной испытательной лаборатории.
При проведении высокоскоростных ударных испытаний возникает необходимость обеспечения соответствия условий испытаний реальным условиям эксплуатации. Как отмечено в работе [1], основными требованиями адекватности испытаний реальным условиям являются:
1) воспроизведение высокой скорости нагружения исследуемого изделия;
2) выполнение индентора из материала с теми же физико-механическими свойствами, что и в реальных условиях;
3) соответствие эквивалентных характерных геометрических размеров индентора реальным условиям.

Исходя из этих уравнений, задача получения импульсного магнитного поля сводится, во-первых, к созданию источников мощных электрических токов, т.е. к изготовлению накопителей, запасающих энергию, а затем быстро и эффективно преобразующих ее в энергию магнитного поля. Во-вторых, необходимо иметь специальное устройство, внутри которого создается сильное импульсное магнитное поле при прохождении через него импульсного тока.
2.2. Получение импульсных магнитных полей в системах с конденсаторными накопителями энергии
Выбор типа генератора импульсного поля определяет, прежде всего, максимум Вт и длительность импульса поля тим (см. табл. 2.1, данные взяты из работ [48 - 53]). При этом следует учитывать, что чем больше амплитуда поля, тем меньше длительность импульса.
Таблица 2.
Сравнение характеристик генераторов импульсного поля

Способ создания поля Вт, Тл Тим, МКС
Взрывные магнитокумулятивные генераторы 400-1400
«Концентраторы» потока 150-300
Одновитковые соленоиды:
- с разрушением витка 200-400 2,
- без разрушения витка 100-130
Многослойные спиральные соленоиды 40-60
Многослойные соленоиды с однородным распределением тока (соленоиды Биттера) 25-65 5х104-2,5х
Рассмотрим подробнее генерацию импульсного магнитного поля с помощью соленоидов, питаемых импульсным электрическим током, в системе.с конденсаторным накопителем энергии. Конденсаторные батареи уже длительное время используются для получения импульсных магнитных полей. Как показано в работах [54, 55], их широкое применение обусловлено главным обра-