题目：磁性开关工作过程数值仿真和优化设计

 

磁性开关是车辆安全和弹药工程等控制系统当中的重要部件，对磁性开关工作过程的研究就成为了一项重要的研究工作。论文以磁性开关为研究对象，对其工作过程，即磁场环境下的冲击碰撞过程进行研究，提出了一种简单容易实现的方法，避免耦合计算且效率较高。论文主要开展了以下工作：

论文介绍了解决磁场环境下冲击碰撞问题的方法—磁场转化法，即计算得到运动体在工作过程中运动轨迹上不同位置处的磁力，将不同位置处的磁力作为运动体冲击碰撞分析的一个载荷输入，求解得到运动体运动特性曲线和碰撞产生的应力应变及变形。借助ANSYS的电磁场分析模块和冲击动力学分析模块、Maxwell和Matlab对磁场转化法求解过程和部分结果进行验证。论文基于此方法对磁吸式惯性开关和磁电式惯性开关的工作过程进行仿真，并分析了开关的结构、材料和冲击载荷对开关瞬发度和接触时间的影响，最后对磁吸式惯性开关做了几何结构优化设计。

通过研究分析发现永磁材料参数和开关的触头倾斜角度是磁吸式惯性开关的敏感参数，开关的阈值与冲击载荷的峰值和脉宽满足固定的关系式。对于磁电式惯性开关，永磁材料磁性太强或者磁性太弱，开关均不易触发，材料磁性太强时，开关阈值过高；材料磁性太弱时，磁场太弱，感生电压信号太弱，电路不能触发。