基于电磁-热耦合有限元分析的永磁调速器性能研究

针对永磁调速器(permanent magnet device,PMD)在三维磁场的仿真计算忽略了导体盘涡流生热对性能的影响,提出一种基于电磁-热耦合的有限元分析方法。利用Ansoft Maxwell和Ansys Workbench软件搭建永磁调速器的电磁场和温度场耦合仿真模型,分析涡流生热对导体盘及永磁体性能参数的影响,将涡流热功率作为热源载荷导入温度场,并在Transient Thermal模块中进行温度场仿真,将温度场仿真结果用于修正永磁调速器的性能参数,最终通过磁场仿真计算输出转矩。仿真结果表明:基于电磁-热耦合计算的转矩结果较改进前相比与实测值误差更小,适用于工程计算。     

平板件电磁成形磁场力研究

磁场力分析是电磁成形理论分析的基础，其分析结果直接用于工件的变形分析。应用FEA软件ANSYS对平板件电磁成形磁场进行数值计算，分析了板坯上磁场分布特点及放电电压和脉冲电流频率对磁场力的影响。进行了锥形件电磁成形试验，验证了有限元模拟方法用于平板件电磁成形磁场力模拟的有效性。     

平板件电磁成形磁场力研究

磁场力分析是电磁成形理论分析的基础,其分析结果直接用于工件的变形分析.应用FEA软件ANSYS对平板件电磁成形磁场进行数值计算,分析了板坯上磁场分布特点及放电电压和脉冲电流频率对磁场力的影响.进行了锥形件电磁成形试验,验证了有限元模拟方法用于平板件电磁成形磁场力模拟的有效性.     

电磁校形过程中磁场力耦合模拟分析

管件磁脉冲校形是指利用电磁成形工艺使管件在磁脉冲力的作用下高速撞击模壁并贴模的一种先进校形工艺。目前。电磁成形工艺中应用较多的是管件电磁胀形、缩颈以及平板成形，而管件校形工艺及理论研究很少。本文提出了一种基于ANSYS重启动分析的电磁一结构强耦合模型。模型考虑了管件变形对磁场计算的影响，能够准确的模拟电磁成形过程，并有效的避免了空气网格畸变对结构变形的影响。分析了电磁校形过程中管坯不同变形状态下系统的磁场力大小及分布。讨论了管件中最大磁场力的发生时刻，给出了模具中的涡流及磁场力的分布。     

板坯电磁成形载荷计算方法及分布特性

用平面螺旋和多叠式线圈加工平板毛坯是电磁成形的一种基本方式,其理论研究包括电路分析和动态变形分析两个方面,其中电路分析的目的是确定作用在工件上的脉冲电磁力,并用于变形分析。通过分析板坯电磁成形中工作线圈在强脉冲电流激励下的动态响应过程,建立了线圈磁场、工件表面感应涡流及磁场的计算公式,给出了成形载荷的计算方法。通过数值分析讨论了载荷的分布特性,数值求解结果与相关实验研究结论一致。将成形载荷数值求解结果用于变形分析时,成功地预测了铝板毛坯的自由胀形过程。     

有限元在电磁轴承研究中的应用原理

本文分析以往电磁轴承设计及计算时，存在的不足，论述了采用有限元法进行电磁轴承电磁计算的方法。建立了电磁轴承的数学模型，推导了电磁力计算公式，给出了磁场的偏微分方程，讨论了磁势边界条件，为提高电磁轴承设计的可靠度提供了理论依据。     

旋转超导铌球在磁场中的力矩分析

由金属铌制成的超导球体,利用超导体的迈斯纳效应悬浮在球腔中,在外磁场的影响下会有少量俘获磁通存在,本文引入球谐函数计算磁场,分析了俘获磁通和外磁场相互作用后对超导转子产生的干扰力矩。在磁场中旋转的超导球体也会产生一个与转速成比例的伦敦磁场,与外部磁场相互作用从而产生干扰力矩作用于超导球。本文从旋转超导球体的电磁特性和磁场分布入手,计算和分析了伦敦磁矩对旋转超导球体的干扰力矩及对超导球体运动的影响。     

连铸用单面电磁搅拌器空间磁场的数值模拟

本文导出了电磁搅拌器空间磁场定解问题的等价变分问题及二维磁场有限元方程。用有限元法计算了单面电磁搅拌器空间磁场的纵向分布、横向衰减规律以及铁芯齿槽对磁场纵向分布的影响。计算结果与对电磁搅拌器空间磁场的实测值相当一致。     

电阻点焊电磁环境的仿真

针对电阻点焊焊接过程电磁环境,提出以数值计算方法为基础的电磁环境仿真方法.根据点焊过程电磁场的特点以及电磁场曝露安全评估方法,选择适当的建模方案,利用ANSYS电磁场分析软件对点焊机电极周围磁场分布进行了仿真,得到电极周围磁场的场强值和频谱特性.为了验证数值仿真的准确性,利用低频电磁场测量装置对焊机周围磁场的综合场强值进行测量,在特定场合下测量结果和仿真结果基本一致;测量得到的磁场频谱信息和仿真得到的信息具有较大的可比性.研究表明.焊接电磁环境的数值模拟可以定量描述焊接电磁环境,对实际应用具有指导意义.     

磁控电弧焊缝跟踪传感器的有限元分析

为了研究磁控电弧焊缝跟踪传感器的电磁特性,采用ANSYS软件对传感器进行了谐波磁场分析,当线圈匝数、空气隙长度、铁心磁导率等因素分别发生改变时,得出了磁控电弧焊缝跟踪传感器的磁力线分布和磁场矢量图;分析了电弧传感器主要参数对磁场分布和磁感应强度大小的影响规律,并与采用高斯计测得的实际磁感应强度进行了对比.结果表明,采用有限元方法对磁控电弧传感器的电磁特性的分析结果与试验结果吻合,为磁控电弧焊缝跟踪技术提供了基本的理论指导.     

NiMnGa合金磁控形状记忆效应及外特性

系统地阐述了铁磁NiMnGa合金的微结构、相变机理、形状记忆效应，并对NiMnGa磁控形状记忆合金的外特性进行了实验研究，得出了磁场、温度、预压力与NiMnGa合金形变率之间的静态关系，绘制了不同温度和预压力下的动态曲线，得比了静态形变率和动态形变率的变化规律。实验结果证明，NiMnGa合金变形率随预压力的增大而减小；随磁场强度的增大而增大；当温度接近向奥氏体转变温度时，形变率最大；这为NiMnGa合金的实际应用打下了理论和实验基础。     

磁力轴承支承特性的影响因素研究

磁悬浮转子动态特性是磁力轴承支承与转子动力学综合作用的结果，其好坏不仅决定悬浮能否实现，而且还直接影响其动态性能和转子的回转精度。因此开展对磁悬浮支承技术的研究，为磁悬浮转子技术应用于工业提供技术储备和可能性，具有重要的理论价值和现实意义。文章首先提出了磁悬浮转子支承磁刚度、磁阻尼的概念，并推导出其计算公式；接着采用频域等效法系统地分析了频率、转子质量、传感器、滤波、功率放大器等环节对磁刚度、磁阻尼的影响。     

电磁超声表面波换能器发射过程的精确建模与分析

针对具有曲折线圈结构的电磁超声表面波换能器模型精度较低问题,以铝合金板材表层缺陷检测为背景,在考虑交变磁场影响前提下,通过将有限元方法与解析法相结合,建立了一个精确描述电磁超声表面波换能器发射过程的三维模型。仿真分析表明,换能器在发射过程中产生的交变磁场可激发出两倍频率成分的表面波;该表面波分量能够有效提高换能器的缺陷敏感度;增加发射电流、降低提离距离均可显著增强该分量。试验验证了所建模型的有效性和精确性。     

力、热、磁耦合新试验装置

介绍了作者研制的一台力、热、磁耦合装置的原理与结构,利用该设备可方便地研究温度和磁场联合作用下材料的塑性、超塑性行为.该设备的特点是:将具有一定温度和压力的高纯惰性气体导入由激磁线圈缠绕的炉内加热受力试样,实现了炉外加热和动态密封.前者可消除加热电阻丝对磁场的干扰,后者消除了加载拉杆与炉口的摩擦力,可在温度和磁场的协同作用下测量载荷及变形速率等对材料变形行为的影响.     

高速机床有限元分析及其动态性能试验

机床动力学特性是影响高速高精度机床性能的重要因素,将直接影响机床的最后加工性能,是高性能机床评定的重要指标.在CHH6125卧式车削加工中心的研制开发过程中,在产品设计阶段对其采用有限元分析方法,对机床的原有结构进行动力学分析计算、对机床原有机构进行适当改进,提高机床的动力学性能;并对机床进行了试验,对分析结果进行验证.     

磁悬浮减振器的双闭环控制策略研究

研究一种新型的磁悬浮减振器,它采用永磁铁和电磁铁构成混合式磁悬浮系统,利用磁铁间相互的斥力提供悬浮力,实现柔性减振。在系统模型的基础上,针对减振器磁悬浮系统的非线性、存在未建模动态和不确定性、模型不十分精确的特点,提出采用自抗扰控制器作为外环,PID控制器作为内环,构成双闭环反馈控制方案来实现稳定的悬浮、减振和对扰动的抑制。仿真分析和实验研究表明:采用此控制方案的磁悬浮减振器具有很好的动、静态特性和强抗扰性。     

基于三维有限元动态模拟圆柱形表面腐蚀缺陷漏磁场

根据电磁场有限元分析的基础理论，对储罐底板圆柱形表面腐蚀缺陷，应用ANSYS三维有限元静态分析了圆柱形表面腐蚀缺陷漏磁场，得到了圆柱形表面腐蚀缺陷漏磁场的空间分布。在一定条件下，静态模拟的缺陷漏磁场受励磁结构中永磁铁磁场的影响较大，造成在永磁铁附近漏磁场分布的畸变。而动态模拟下得到的漏磁场只在缺陷附近有明显的变化，缺陷漏磁场受励磁结构中永磁铁磁场的影响很小，有利于对腐蚀缺陷的分析。     

电磁成形感应器中的磁场分布特性

研究了电磁成形感应器中磁场分布特性 ,结果表明 :感应器的高度和内壁倾角对感应器中的磁场分布影响较大 ;负载的影响较小 ;下屏蔽罩的位置变化 ,显著影响感应器中的磁场大小和分布规律     

电解加工中磁场对电场分布的影响

探讨如何将磁场叠加到电解加工装置上，使间隙电场按有利于提高加工精度的方式分布，分别进行了静态和动态磁场的试验。测量、分析后发现，只有在叠加磁场方向垂直于电场方向且N极指向电场叠加磁场时，对电场均布有较明显的作用。     

基于非线性浅水模型的铝电解磁流体动力学计算

基于铝电解槽内流体体系及电磁场分布特点,建立了非线性磁流体动力学浅水模型,并应用此模型对某300 kA电解槽的熔体流场及铝液-电解质界面波动进行瞬态数值研究.在此基础上,通过动力学计算分析极距及铝液区垂直磁场对磁流体稳定性的影响.结果表明:随着极距的减小,界面波动由稳定趋向于不稳定;减小铝液区的垂直磁感应强度能大幅提高磁流体的稳定性.