随着脉冲功率技术的高功率化,对高功率Marx发生器提出了集成化、强的结构鲁棒性、易于装配、快速检修等诸多要求。本文针对MV级Marx发生器的工作效能要求,分析原MV级Marx发生器结构特点,腔内机芯布局由6排Z形折线排列结构改为同轴串联式,对称布置电容、电阻、气体火花开关,设计新式机芯单元,设计机芯单元模块化安装方式,改进机芯支撑结构使其具备可移动性,腔体结构由单一直径改为渐变式。最终设计得到一种易于装配、检修、可移动的MV级Marx发生器结构(机芯结构需满足3200 km公路运输的随机振动疲劳试验要求)。简化定制电容模型,进行了计算与试验模态分析。模拟低阶振型与试验所得一致,建模与实际结构的细节差异,其中聚丙烯薄膜、电解液均非线性,导致高阶振型频率产生偏差。在不同的材料参数的正交试验结果中振型没有差别,表明结构的参数特性不影响模态振型。通过数值模拟与试验结合,采用Box-Behnken三因素试验法修正得到建模等效、较可靠的材料特性参数。根据实际设备建立机芯单元有限元模型,通过有限元方法对MV级Marx发生器机芯单元在GJB150.16A-2009规定的振动环境下进行随机振动响应分析。并进行实际设备的随机振动响应试验,对比分析功率谱响应,机芯单元的有限元模型在动力学响应上可靠。分析计算危险部件(L型开关电容连接件)的振动疲劳寿命,数值分析结果可知该部件在运输过程中的随机振动安全系数为2.04,结构疲劳寿命被实际的应力循环不到1/2,机芯单元满足振动疲劳寿命的设计要求。对多级机芯单元按照GJB150.16A-2009中的振动试验要求进行3200 km公路运输的疲劳试验。设计U型夹具固定三级机芯单元,搭建机芯单元电气连通性监测平台,串联电阻阻值在数值上并未有明显跳动阻值波动不超过0.024MΩ,多级机芯单元的电路连通性稳定。在振动试验过程中,并未发现零件出现肉眼可见的破坏。针对开关开展电气性能实验,在不同的气压等级下,开关的直流耐压值符合设计要求。最后,多级机芯单元结构通过3200 km里程的随机振动试验,经过外观检查、电气性能试验,机芯单元所有零部件均完好,符合设计要求。