基于横向磁通的包装机横封感应加热建模及仿真

针对包装机横封时的温度分布问题,对横封感应加热的温度场进行了数值建模和计算.在横向磁通原理的基础上,结合横封过程和所用铝塑复合包材的特点,研究了横封感应加热的电磁场和温度场描述方程和边界条件,建立了适用于包装机横封感应加热的电磁场和温度场的数学模型.利用大型通用有限元分析软件ANSYS对感应加热的涡流场和温度场进行了仿真.通过分析包材封合截面的各向温度分布情况,证明模拟实际工况下的温度分布满足封合要求.仿真结果为工程应用提供了参考.     

金属针布淬火过程中火焰加热温度场的计算机模拟

应用三维有限元方法对金属针布的火焰淬火加热进行了研究。将实验测量与人工神经网络建模技术相结合，建立了火焰加热工件表面热流密度的计算模型，解决了三维有限元求解中边界条件的设定问题。用有限元方法求解三维固体热传导的Fourier方程，模拟计算了金属针布火焰快速加热时的温度场变化，计算结果与实测吻合较好。     

电渣炉夹具感应加热的有限元数值模拟

采用有限元分析法和ANSYS软件,引入复矢量磁位,推导了感应加热有限元模拟的数学模型.讨论了感应加热有限元分析中温度场与电磁场耦合、工件材料物理参数的温度依赖性等关键技术问题的处理方法.分析了电渣炉夹具的感应加热过程,得到了夹具的温度分布状况以及温度随时间的变化规律.结果表明:温度的最大值主要集中在夹具的表层,且心部几乎未加热,其数值模拟结果与工程实际应用工况基本一致.     

小切深条件下磨削加工表面的温度场及表面完整性

基于矩形热源模型对小切深磨削加工表面温度场进行了建模及数值仿真.采用45钢作为工件材料,研究了磨削过程中不同磨削参数条件下工件表层温度场分布规律及表层金相组织特征.结果表明:在小切深条件下,磨削区的最高温度随着磨削深度的增加或者工件速度的降低而增大,磨削深度对表层最高温度的影响大于工件速度的影响;工件速度对表层温度梯度的影响大于磨削深度的影响,磨削区温度并未完全达到相变温度.     

预加热磨削强化均匀性实验研究

针对磨削强化过程中磨削强化层沿工件磨削方向分布不均匀以及磨削后工件表面产生变形的情况,提出了一种基于温度补偿的磨削强化层均匀性改善方法.通过铜电极对工件导电加热,并在工件切入端安装304不锈钢垫片,通电后形成串联的闭合回路.利用304不锈钢的电阻率大,导热系数小的特性,在预加热条件下工件切入端形成局部高温,达到对工件切入端进行温度补偿的目的,从而提高切入端的磨削强化层深度,进而提高工件磨削强化层深度分布的均匀性.实验中研究了预加热温度和304不锈钢厚度对磨削强化层分布和工件变形情况的影响规律.实验研究结果表明:磨削力和工件磨削强化层深度随着预加热温度升高而增加;随着工件磨削切入端所加不锈钢垫片厚度的增加,磨削后工件变形减少,同时沿工件磨削方向磨削强化层深度分布的均匀性相应提高.     

高硬度涂层磨削温度场的数值仿真和实验研究

采用数值仿真和实验研究相结合的方法,分析了WC-Co高硬度涂层磨削温度场.以矩形移动热源理论为基础,结合实验加工条件和工件材料性质,通过合理的假设简化,建立了金刚石杯形砂轮磨削WC-Co高硬度涂层材料的温度场数学模型,利用有限元方法对磨削温度场进行了数值仿真,提出了涂层磨削温度的实验测量方法并对涂层表面磨削温度进行了实验研究.实验结果与仿真结果基本一致,表明所提出的高硬度涂层温度场数值仿真和实验研究方法能比较真实地反映WC-Co涂层材料在磨削过程中的温度变化情况.     

45#钢零件感应热处理过程温度场的有限元模拟及组织研究

利用ANSYS有限元分析软件,对45#钢特定形状底盘零件感应加热、冷却的全过程进行了温度场的二维有限元模拟分析,进而利用工件冷却前后内部温度变化的模拟结果和45#钢的CCT曲线获得了冷却后工件内部组织分布情况.利用工业条件下的零件热处理实验对温度场和微观组织的模拟结果进行了验证,实验与模拟结果吻合良好.     

电阻直接加热锻造成形工艺方法及试验

针对传统锻造工艺流程长,能源消耗大的缺点,提出了一种采用电阻直接加热技术的新型热锻成形系统。采用该系统对42CrMo4棒料进行了热镦粗实验,研究了预接触压力、工件表面质量、电流对工件加热及成形过程的影响,为电阻直接加热模锻成形提供了指导。试验结果表明：1)采用该方法可以在短时间内将工件在模具中加热到成形温度;2)小的初始接触压力有助于提高工件的加热温度;3)在初始接触压力不变情况下,工件的加热温度与电流强度的平方成正比;4)模具与工件接触面质量对加热温度有重要的影响;5)在成形过程中采用恒定电流强度的电阻加热有效地降低了工件的冷却速度,使成形时间延长30%。     

线状加热条件下钢板温度场的研究

分析了水火弯板工艺过程的热加工特点，应用移动热源理论建立了在线状加热过程中求解薄板，中厚度板和厚板温度场的数学模型，研究了求解薄板温度场的数值方法，介绍了测量钢板受线状加热时瞬态温度分布的实验方法，给出了薄板温度场的计算和实验结果，为研究水火 板热弹塑性变形问题提供了一定的理论基础。     

轮胎电磁感应加热直压硫化模具内鼓瓦感应线圈的优化设计

为解决现有直压硫化技术中电磁感应加热不能完全满足轮胎硫化过程的需求,使用COMSOL软件分析鼓瓦内部的磁通密度及温度分布,并设计了电磁感应线圈的新型排布方式。通过仿真分析对比发现,将单根电磁感应线圈分成多段小型线圈置于鼓瓦中,有利于提高轮胎的升温速率和整体温度的均匀性。在鼓瓦中部添加电磁感应线圈可为轮胎胎冠处硫化提供有效热源,更能满足实际硫化需求。根据新型排布方式下在停止加热后轮胎各面的温度趋势特点,提出采取间歇式加热的工艺,并根据温差调整电磁感应线圈的频率,最终达到温度的动态平衡。     

基于混合建模方法的车用比例电磁阀热效应影响分析

针对现有方法无法准确分析、评估热效应对车用比例电磁阀动态性能影响的问题，提出了一种基于多物理场有限元方法与系统动力学混合建模的分析方法. 该方法首先在考虑环境温度下，根据电磁铁的发热与散热特性，建立包含电磁、温度、结构的有限元模型，获得准确的温度场分布及关键参数的变化规律；然后，再与系统动力学方程相结合，建立考虑温度场的系统动态模型；最后，通过试验对比分析了电磁阀在无温升和有温升时的动态特性. 研究结果表明:由温度场引起的参数变化对动态特性有很大影响，当电压为8 V时，电磁阀启动时间延迟了2 ms，建压时间延迟了3 ms；通过试验验证了该方法能够分析热效应对电磁阀动态性能的影响.      

沥青路面现场微波加热再生模型与实验

为了求解微波加热再生沥青混合料内的温度分布,研究了由于沥青混合料介电常数和比热容是温变参数,从而导致电磁场分布和吸收微波功率的非线性变化.建立了电磁场控制方程和热传递方程耦合的二维非线性热电耦合模型,提出了按微波周期为时间步长交替迭代求解该非线性模型的求解方法.使用了工作频率为2.45 GHz的微波系统,通过连续或间歇辐射加热方式,对不同体积的沥青混合料进行了加热实验.实验结果证实了微波加热再生通过辐射热传递能实现瞬间体积加热,具有快速、加热均匀、保证质量和无污染等特点.     

连铸方坯感应补热过程的有限元分析

根据电磁感应理论及传热基本原理,利用大型工程软件ANSYS对连铸方坯的感应补热过程进行了多物理场耦合的有限元模拟,并对铸坯断面上的温度梯度、磁场分布等进行了分析. 模拟结果与实测结果一致.     

侧壁式感应加热中间包磁/热/流耦合模拟

提出一种新的中间包感应加热方式,建立了三种线圈模型,模拟研究了三种线圈模型的电磁力分布及其对中间包内流场和温度场的影响,并结合RTD曲线评估了最佳线圈模型和加热功率.结果表明:感应线圈向端部移动有利于改善浇注区远端钢液流动形态及温度分布;相同加热功率条件下,U形感应加热线圈优于E形感应加热线圈,且相较于双侧对称分布U形线圈,单侧U形线圈的热效率更佳,冶金效果更好;提高感应加热功率有利于改善钢液的流动和提高铸坯的质量;对于四流中间包,加热功率为800~1 000 kW时,可达到均温补热的效果.     

蝶式感应加热中间包流场与升温特性

针对传统连铸设备中间包钢液入口与浇注口距离近无法安装感应加热装置的问题，设计出一种新型蝶式感应加热中间包，并建立三维非稳态磁-热-流耦合数学模型研究电磁场对蝶式中间包内流场和温度场的影响，得到感应加热功率与升温特性间的关系.结果表明，感应电流在中间包中形成闭合回路且主要集中在通道处.偏心电磁力使得钢液在通道内产生旋流并伴有较大切向速度，流出通道的钢液向浇注室上方运动.中间包过流量为2t/min时，无感应加热情况下出口温降为7K，而有感应加热情况下，当加热功率由600kW增至1000kW，出口温升由8K增至27K.     

无模拉伸温度场的有限元分析

采用有限元法对具有深透加热时的无模拉伸温度场进行解析,推导出其热传导微分方程式;首次分析了温度场中的热流输出边界条件,并考虑了加热线圈与冷却喷嘴间距的影响。理论解析结果很好地反映了拉伸件内部温度分布,为无模拉伸变形的进一步研究提供了可靠的理论依据。