钢板感应加热成形的实验分析和数值模拟

针对船体曲面板的感应加热成形方法,研究钢板感应加热的数值模拟模型,确定感应热源应用于钢板热应力成形技术的可行性,以及加热过程中的主要影响因素对于变形的影响规律.依据电磁场理论,基于ANSYS软件建立了钢板感应加热有限元模型,利用罗氏线圈测量加热过程中感应器的电流强度和频率,从而得到了数值计算时的电学参数,实验结果和数值模拟结果相吻合.结果表明:随着感应加热时间的延长,横向收缩变形增大,当感应器中的电流强度增大时横向收缩变形也增大,通过控制加热过程的电学参数和加热时间可以得到合理的变形要求.     

大型厚壁筒体内壁感应加热三维温度场的数值模拟

采用有限元方法对大型厚壁筒体的内壁感应加热工艺进行了数值研究。设计了一种适合内壁感应加热的弧形面感应加热器,基于ANSYS软件建立了内壁感应加热的三维瞬态电磁场和温度场模型。分析了感应加热参数如线圈电流大小、频率、匝数、加热间距等因素对筒壁温度分布的影响。结果表明:增大线圈电流大小、频率和匝数会极大地改善了加热效果,减少线圈与工件的距离也能提高加热效率。采用感应加热参数进行感应加热实验,实验结果与预测值吻合较好。     

半固态金属坯料感应二次加热的模拟计算研究

在半固态金属坯料感应二次加热过程中和过程结束时,坯料中的温度水平及分布均匀性是触变成形成败的关键.本文分析了感应加热条件下影响坯料温度的因素,建立了坯料感应加热温度变化数学模型,根据推导出的感应加热温度分布解析解,利用MATLAB软件进行编程计算,模拟研究了加热功率和加热频率对坯料温度分布和所需加热时间的影响,确定了合理的加热工艺.     

钢板移动式感应加热的多场耦合数值分析

针对钢板的感应加热弯板成形问题,利用ANSYS软件的物理环境法建立了钢板移动式感应加热的电磁-热-结构耦合分析的数值模型。为了实现移动加热的模拟,采用节点约束方程解决了钢板、感应器和空气间隙组成的求解域的多场耦合问题,数值计算结果与实验数据吻合,验证了数值模型的正确性。然后,对钢板感应加热过程进行了数值分析,得出结论:感应加热过程中,涡流集中分布于感应器前端的钢板金属,有利于钢板快速升温,并迅速进入准稳态加热状态;在加热结束时,磁通密度外扩形成感应加热过程所特有的端部效应,从而影响钢板端部的温度分布及最终的板边变形。     

感应淬火过程参数优化控制问题的研究

感应加热本身是一个复杂的物理过程，它涉及电、磁、热、相变和力学方面的综合知识。通过对感应淬火过程的分析，给出了感应淬火过程中各参数之间的关系，建立了求解加热电源输出电流、频率以及工件移动速度（加热时间）的数学模型，并给出了其动态求解方法。这些模型可以用于加热电源优化设计和感应淬火过程参数优化控制等。     

平板感应加热磁-热耦合场的数值模拟研究

针对～种双线圈平板感应加热装置,利用ANSYS有限元分析软件对其感应加热过程中的磁—热耦合场分布进行数值模拟,通过对交变磁场产生涡流的分析,得到不同频率下平板各点温度随时间变化的分布图,以及整个加热过程中的温升特点.结果表明,这种双线圈平板感应加热装置对平板感应加热的温升速度有很大的提高,从而对平板的快速感应加热工艺的运用与改进具有一定的指导意义.     

感应加热热熔釜分析及仿真

为实现热熔釜加热系统高效、节能、低污染,利用感应加热的方式对热熔釜进行加热.通过FLUX软件对热熔釜感应加热过程进行数值模拟,得到热熔釜在时间、空间上的温度分布.并把仿真结果与实验结果进行对比分析,证明仿真结果的可靠性.通过改变影响感应加热的主要因素对仿真结果进行优化,实验验证加热效率从72.2%提高到88.2%.仿真结果可以为该类感应加热热熔釜的进一步发展研究提供指导.     

大直径321不锈钢厚壁圆筒件焊前感应预热温度场的数值模拟

利用ANSYS软件建立了电磁感应加热的电磁-热耦合数值模型,对大直径321不锈钢圆筒件的焊前感应预热瞬态温度分布进行了模拟分析。研究了感应线圈中不同电流大小、频率以及不同感应加热方式作用下工件的温度分布情况,通过调节电流参数和感应加热作用方式使得感应预热后工件温度达到(120±10)℃的预热工艺要求。结果表明:采用间隔20s加热10s,且感应电流频率10kHz、大小750A的加热工艺为最佳感应预热工艺。     

中频感应加热电源谐振频率自适应追踪方法的研究

为解决中频感应加热电源在受到温度、工件材质等因素变化影响时固有频率发生波动的问题,提出了一种基于模数转换(Analog to Digital, A/D)采样优化的感应加热电源谐振频率自适应追踪方法。在一个感应加热电源的输出周期内,细化电流A/D采样过程,找到输出电流与电压的相位差并判断系统状态。在优选A/D采样次数的基础上,设计自适应调节机制来追踪谐振频率,使系统达到准谐振状态。以TMS320F28335控制芯片为基础搭建感应加热电源样机,对所采用频率自适应追踪方法进行了验证。实验结果表明,频率自适应追踪方法在环境温度变化剧烈时可避免系统受到干扰,并且能在无硬件过零检测电路的情况下快速追踪负载的谐振频率。     

多目标遗传算法在感应加热电气参数优化中的应用

利用有限元分析法计算钢绞线感应加热温度场数值,结果表明:电流密度和频率是影响感应加热效果的电气参数.改变电流密度和频率,计算出大量的感应加热温度场数值.通过对温度场数值回归分析,建立了表征感应加热效果的数学模型.遗传算法是一种可以解决多目标优化问题的新型算法,相对于其它方法,该方法通用性强,准确率高,更具科学性.依据所建立的数学模型,应用多目标遗传算法进行电气参数优化,求解出最优解.该最优解为感应加热器温度控制提供理论依据.