3、 驱动线圈的匝数对电枢应力影响
驱动线圈的匝数改变时也会电枢所受应力产生影响。发表论文，电磁力。现仍以图4所示的仿真模型为研究对象，分别研究匝数分别为36匝、44匝、52匝、60匝和68匝时电枢轴向和径向应力。研究过程中，其余参数不变，仿真结果如图9和图10所示。
图9和图10给出了驱动线圈匝数对电枢应力的影响。从图中可以看出：在上述给定条件下，随着匝数的增多，电枢轴向和径向应力又下降的趋势，这是因为驱动线圈匝数增多，电阻和电感增大，电流减少，从而导致电枢应力减少，但是驱动线圈匝数存在着最佳值。此外，随着匝数的增加，储能电容器的放电过程变得缓慢，导致电枢轴向和径向应力峰值作用时间后移。驱动线圈的匝数分别为36匝、44匝、52匝、60匝和68匝时，相对应的驱动线圈轴向应力最大值约为4.2561MPa、3.4812MPa、2.9378MPa、 2.5364MPa和2.2282MPa。径向应力最大值分别为11.431MPa、9.3451MPa、7.8871MPa、6.8118MPa、5.9869MPa。
4、电枢初始发射位置对电枢应力影响
对于同步感应线圈炮来说，只要电枢的中心超过了驱动线圈的中心，此时令储能电容器对驱动线圈放电，就能够保证电枢沿一个方向被加速。同时在实际工作过程中，电枢的初始发射位置不同时，电枢轴向应力和径向应力也不相同。因此，只有当电枢处于其最佳发射位置时，电枢轴向应力是最大的，径向应力最小。现研究电枢及弹丸注入速度为零时，电枢初始发射位置对电枢轴向和径向应力的影响。仍以图4所示的仿真模型为研究对象，其余参数不变，结合仿真模型，对电枢末端分别处于中心矩分别为0.035m、0.07m、0.105m、0.14m和0.175m这几种情况进行仿真。仿真结果见图10和图11。
图10和图11给出了不同触发位置对驱动线圈应力的影响。从图中可以看出：在上述给定条件下，随着电枢触发位置不同，驱动线圈轴向和径向应力先下降后上升的趋势，这是因为当电枢与驱动线圈触发位置不同，电枢与驱动线圈之间的互感不同，随着距离的变化，互感梯度和电枢中感应电流也不同，当触发位置合适时，互感梯度最大，即这时驱动线圈在轴向所受应力也最大，径向应力最小。而且随着电枢的触发位置不同，驱动线圈所受峰值应力的位置也不同。当电枢的触发位置分别为0.035m、0.07m、0.105m、0.14m和0.175m时，相对应的驱动线圈轴向应力最大值约为2.6930MPa、1.3049MPa、63.219KPa、 3.9785MPa和11.201MPa。径向应力最大值分别为567.97KPa、2.517MPa、24.875MPa、12.564MPa、2.3987MPa。
5、 电枢的速度对电枢应力的影响
对于多级同步感应线圈炮来说，电枢的速度不同，也对电枢轴向和径向应力产生影响。现仍以图4所示的仿真模型为研究对象，分别研究匝数分别为30m/s、50m/s、120m/s、170m/s和240m/s时驱动线圈轴向和径向应力。研究过程中，其余参数不变，对电枢速度为30m/s、50m/s、120m/s、170m/s和240m/s时这几种情况进行仿真。仿真结果见图12和图13。
图12和图13给出了电枢不同初始速度时对电枢应力的影响。从图中可以看出：在上述给定条件下，随着电枢初始速度增加，电枢轴向和径向应力减少的趋势，这是因为当电枢初始速度增加时，电枢中感应电流减少，从而电枢的轴向和径向应力减少，而且随着电枢速度增加，电枢所受峰值应力的时间也提前。当电枢触发时速度分别为30m/s、50m/s、100m/s、170m/s和240m/s时，相对应的驱动线圈轴向应力最大值约为3.4993MPa、3.0493MPa、1.6637MPa、 1.0761MPa和616.16KPa。径向应力最大值分别为8.6759MPa、7.2125MPa、3.5006MPa、2.1374MPa、1.1934MPa。
4、结论
本文根据电磁场数值计算的方法，推导给出了总体采用此矢量磁位 和电路中的驱动线圈中电流I作为求解对象的场路耦合瞬态电磁场模型，利用节点力法计算电枢所受的电磁力，根据电枢运动学模型，进一步推导出耦合运动的多级感应线圈炮的机电模型，并进行有限元离散求解。
（1）建立了多级感应线圈炮电磁—结构耦合数学模型，并利用有限元方法分别建立了三维有限元计算模型及物理计算过程。
（2）通过对多级感应线圈炮中电枢电磁场、应力场耦合问题的有限元法分析和模拟，可以更深入的分析电枢在发射过程中的应力变化，以利于电枢结构参数的深入分析和设计。从电枢的应力场计算结果上看，1、电枢轴向、径向应力主要分布在电枢的外表面和尾部，并且径向应力远远大于轴向应力；2、电枢的应力随着电容器组电压而升高，这是因为总能量增大，电枢中涡流电流也增大，从而电枢的应力升高；但是电容对电枢的应力影响有最大值。3、电枢的触发位置和速度对电枢的应力和也很大，从仿真中可以看出，如果触发位置和速度匹配不当，也会对电枢应力造成很大的影响。4、当多级线圈炮发射时，电枢就会受到循环应力，这样，电枢就有可能在应力强度远小于屈服强度或者达到电枢材料熔点时也会发生破坏。所以在设计多级感应线圈炮时，要考虑电参数和级数匹配，电枢材料的破坏限制了线圈炮的各级电参数和级数，因此如何设计各级参数和级数之间的关系将是下一步工作的重点。
参考文献
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