经颅磁刺激电磁场分析系统设计

为了对经颅磁刺激下大脑内部磁场分布和变化规律进行准确分析,并对刺激线圈进行个性化设计,设计了经颅磁刺激电磁场分析系统.利用有限元方法,建立真实头模型,对线圈产生的脉冲磁场整个过程做全面的电路磁场混合分析,仿真不同线圈参数在脑内产生的效果.同时,根据临床磁刺激需要,结合数据库技术对磁刺激线圈参数进行自动优化选择.实验表明,该系统分析准确,为实际刺激线圈的制作和临床刺激强度的选择提供了依据.     

中频脉冲磁场对Q275钢组织及残余应力的影响研究

磁处理是一种通过动态磁场与铁磁性工件相互作用来改变工件残余应力的新方法。文中以经过中频脉冲磁场处理的Q275钢件为观察目标,对其标定点分别进行金相、位错结构及表面形貌的观察,探索磁处理对Q275钢中残余应力的影响及磁处理影响残余应力的潜在机理,为磁处理的实际应用奠定基础。     

交流电磁场检测探头激励线圈的数值仿真及优化

应用ANSYS软件系统建立了交流电磁场检测(ACFM)探头激励线圈数值模型,研究了不同几何形状的ACFM探头激励线圈的感应磁场以及工件表面的感应电流分布,确定了激励电流与激励线圈结构的定性、定量关系。根据优化的激励线圈,在工件表面得到符合要求的均匀交变电流,从而为探头的研发提供了科学依据。通过对比分析可知,工件表面感应电流的均匀区域与激励线圈水平段的长度存在定量关系。     

交流电磁场检测探头激励线圈的数值仿真及优化

应用ANSYS软件系统建立了交流电磁场检测(ACFM)探头激励线圈数值模型,研究了不同几何形状的ACFM探头激励线圈的感应磁场以及工件表面的感应电流分布,确定了激励电流与激励线圈结构的定性、定量关系.根据优化的激励线圈,在工件表面得到符合要求的均匀交变电流,从而为探头的研发提供了科学依据.通过对比分析可知,工件表面感应电流的均匀区域与激励线圈水平段的长度存在定量关.     

电磁激振器电磁场的有限元仿真分析

以实验室电磁激振器样机为基础,基于电磁场有限元理论,建立了电磁激振器样机的二维电磁场仿真模型,分析了电磁激振器工作时的冲锤受力现象和磁场分布规律,计算得到了磁力线分布、磁感强度分布和运行过程中冲锤受力变化规律等结果,研究了电磁激振器的磁储能和磁共能的能量变化规律,分析了样机模型的磁饱和特性.计算结果表明:电磁场有限元模型能较全面的反应电磁激振器的电磁场特性,为进一步设计研究电磁激振器提供一定的参考.     

电磁分离铝熔体中夹杂的电磁场数值模拟

根据电磁流体力学(MHD)的基本理论,利用矢量磁位积分,建立了在采用矩形电磁线圈和工频电源的条件下电磁分离铝熔体中夹杂的电磁场数学模型,模拟计算了电磁感应线圈气隙中的磁场分布状态,同时对制做的感应线圈的实际磁场进行了测量·模拟计算磁场的分布状态与实际磁场的测量结果基本一致,都表明在电磁感应线圈气隙中磁场分布均匀,可以进行分离铝熔体中的非金属夹杂     

半球型线圈阵列聚焦磁场计算与性能优化

为提高聚磁装置的电磁性能,提升经颅刺激、肿瘤治疗等领域的医疗效果,提出一种半球型线圈阵列结构及优化设计方法.根据电磁场理论建立了聚焦磁场解析计算模型,利用电磁场数值计算方法计算聚焦磁场,验证了解析模型的正确性,揭示了聚焦磁场的分布规律,给出了主要结构参数的灵敏度评价.根据优化目标和约束条件,利用解析模型和智能优化算法(NSGA-Ⅱ)对聚磁线圈阵列开展优化设计,得到满足热性能和聚磁性能等指标的设计结果.建立了聚磁线圈阵列原理样机并开展实验研究.优化计算结果、有限元计算结果及实验结果对比表明:聚焦磁场解析计算模型的计算误差约2%～3%,半球型线圈阵列布置合理,聚焦磁场满足范围、梯度以及幅值要求,采用NSGA-Ⅱ优化设计有效提高了线圈阵列的聚磁性能.     

螺旋翅片管轧制的中频感应加热数值模拟

在对钢管中频加热过程进行理论分析的基础上,从麦克斯韦方程组和导热微分方程出发,考虑了材料物理性能随温度变化对加热过程的影响,使用Ansys软件建立了钢管电磁-热耦合分析的有限元模型,对钢管中频感应加热问题进行了数值模拟计算. 计算结果中工件外表面温度与实测温度相差5.19%,吻合较好. 提出了感应透热深度的概念,并以此区分钢管内感应加热区域和热传导区域. 根据模拟结果讨论了钢管感应透热深度及温度分布的影响因素,并证明了双线圈感应加热工艺在工件温度分布、热效率及频率分配方面的合理性.     

基于超磁致伸缩材料的谐波驱动器结构与磁场优化设计

基于超磁致伸缩材料(giant magnetostrictive material,GMM)正逆耦合效应以及能量转换特性,提出一种集驱动、传动及传感于一体的新型自感知谐波驱动器构想.利用ANSYS分析谐波减速器运行过程中波发生器应力分布情况,结合波发生器尺寸结构求解GMM棒的尺寸参数.基于毕奥萨伐尔定律推导驱动线圈内部磁场求解方法并设计驱动磁场和偏置磁场布置方式.利用COMSOL Multiphysics建立驱动器电磁机三场耦合模型,分析在不同条件下驱动线圈内部磁场分布情况以及驱动器的位移输出特性.结果表明:在永磁体总长度不变情况下,对永磁体实行内置均匀布置,随着永磁体片数逐渐增加,磁场均匀度从44％降低到26％,输出最大位移从0.123 mm下降到0.114 mm,GMM棒应力分布均匀度显著提高.     

平板电磁成形时匀压力线圈及板料受力研究

鉴于电磁成形过程中线圈在工件上产生的磁场力对工件的最终成形结果有很大的影响,传统的平板螺旋线圈在平板上不能得到一致的磁压力分布,限制了平板的成形.为解决这一问题,采用数值模拟方法,针对平板电磁成形过程中的匀压力线圈,分析平板及匀压力线圈所受到的洛伦兹力大小分布.研究结果表明,在一定的区域内平板上的洛伦兹力分布较为均匀;线圈四周受到使其膨胀的洛伦兹力,但是由于外部通道和线圈中浇注的树脂的作用,导致线圈的失效部位容易发生在与板料靠近表面的中部区域.     

磁粉探伤机新型磁化装置设计及智能化控制研究

针对铁路和风电行业中大量大齿圈工件尺寸较大、其周向和径向不能同时进行磁化探伤、工件探伤率受到限制和影响的状况,设计了适用于大齿圈工件磁粉探伤机的新型磁化装置。该装置基于PLC的磁粉探伤控制系统和图像自动识别系统,采用开合式闭路磁轭和开合式矩形线圈的结构,磁化检测时将开合式闭路磁轭和开合式矩形线圈围绕在大齿圈工件单边齿圈的周围,使大齿圈同时产生同向、径向、轴向等多方向的磁场;喷洒荧光磁粉悬液的工件表面在磁场的作用下,磁粉被吸附在漏磁场处形成磁痕,荧光磁粉在紫外光照射下发射出荧光;用高像素全帧CCD摄像机对荧光进行摄像,并将荧光磁粉图像转换为视频电子信号,再通过信号采集卡将视频信号转换为计算机能处理的数字图像信号,从而完成工件表面缺陷生成磁痕的自动检测。智能磁粉探伤样机的测试表明,该新型磁化装置可实现同时对大齿圈工件的周向、径向和轴向进行全方位的多向磁化,工件无磁化盲区,检测精度高。     

载流球台薄壳的磁弹性应力与变形分析

在对机械载荷与非定常电磁场耦合作用下的球台薄壳的应力、位移与电磁场、机械场等关系研究的基础上，建立了载流球台壳的磁弹性基本方程，采用分离变量法，导出了数值计算方程式，并通过具体算例，讨论了电场中电磁量、作用时间等因素与球台壳应力及变形之间的关系。     

磁热耦合下不同注射方式对温度场的影响

磁流体热疗是具有生物相容性的磁性纳米流体注射到靶向肿瘤组织,通过施加交变磁场使注射区域升温达到杀死肿瘤组织目的。热疗期间的温度分布是磁热疗的关键因素,它直接影响了治疗效果。为分析不同注射方式对治疗效果的影响,本文采用有限元方法,建立磁热耦合模型,分析亥姆霍兹线圈产生磁场的均匀性,讨论了不同电流大小对磁场强度以及温度分布的影响。为了提升治疗效果,分析了不同注射方式对温度分布的影响,并以有效治疗体积这一参数较好的量化了治疗效果。结果表明：亥姆霍兹线圈作为磁场发生装置产生的磁场均匀性较高,不均匀度偏差在1%以内,通入线圈的电流每增加1A,磁场强度增加195.3 A/m;外加磁场条件相同,采用中心点注射时,组织内的温度最高为49.8℃,有效治疗体积最大为1 156.4 mm3,效果最好;调节外加磁场,使组织内最高温度保持48℃时,采用多点注射时有效治疗体积最大为1 530.7 mm3,治疗效果最好。因此,采用多点注射技术可以使治疗区域温度分布较为均匀,达到更好的治疗效果。     

磁处理降低钢中残余应力的微观机理模型

目的是定量研究一种新颖的降低材料内应力的非热方法、低频交变磁处理法的效果及其微观机理。在试验研究了该方法降低试样内残余应力的程度、特点和工艺参数的影响后 ,通过透射电镜分析 ,着重观察了磁处理时材料内部的位错运动规律。结果表明 ,低频交变磁处理用于降低材料的内应力是有效的 ,其主要应力降低原因是磁处理过程引起的位错均匀化。在实验结果和理论分析的基础上 ,提出了磁处理时材料内应力松弛的物理模型 ,合理地解释了低频交变磁处理方法降低残余应力的机理     

铝合金空心管坯电磁铸造中磁场分布的数值模拟

采用数值模拟的方法研究了铝合金空心管坯电磁铸造中磁场的分布规律·建立了包括水冷芯、外结晶器、铸锭及内/外两个线圈的二维轴对称有限元模型·通过求解磁矢势微分方程,确定了磁感应强度在空间的分布·计算结果表明:铸造过程中内外线圈相互作用,外线圈电流约为内线圈的一半时,磁感应强度分布比较均匀;线圈电流频率和相位是空心管坯电磁铸造中重要的工艺参数,适当增加频率,管的内表面侧磁感应强度明显增强;相位影响磁感应强度梯度的大小和方向·     

基于ANSYS集流型电磁流量计磁场仿真研究

一种井下集流型电磁流量计以其特殊的结构在油气井测量方面有广泛的应用前景,运用有限元软件ANSYS对这种集流型电磁流量计建立磁场仿真模型,同时提出磁场强度分布评价指标;并在该评价指标下,分析研究了电磁流量计螺线管线圈安放在不同位置时该流量计测量区域的磁场强度分布情况.研究结果表明这种集流式电磁流量计螺线管线圈位置安放在测量管道内径圆半径附近时,测量区域中磁场强度分布效果较佳.     

亥姆霍兹线圈磁场的理论计算与实验讨论

首先,基于毕奥-萨尔定律分析了单个载流圆线圈在空间的磁场分布,得到了空间任意一点磁感应强度的积分表达式,并通过相应的计算得到了磁感应强度沿轴向和径向分量的解析结果;其次,将单个载流圆线圈在空间的磁场分布推广到亥姆霍兹线圈,获得了亥姆霍兹线圈在空间任一点磁感应强度的解析表达式,并利用Mathematica形象描绘了其磁感线分布;再次,通过数值计算分析了亥姆霍兹线圈的均匀磁场区;最后,结合"电磁感应法测量亥姆霍兹线圈磁场"实验作了相应的分析与讨论.     

基于MATLAB的亥姆霍兹线圈轴线磁场均匀分布的动态仿真

MATLAB软件为复杂、抽象物理现象的动态仿真提供了简单、高效的编码环境.文章在分析亥姆霍兹线圈轴线磁场分布现象的数学模型基础上,提出了一种运用MATLAB软件对亥姆霍兹线圈轴线磁场均匀分布进行验证及仿真的方法.该方法能够简便、直观地展现亥姆霍兹线圈轴线磁场均匀分布的这一物理现象.     

低频脉冲磁场处理Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9非晶合金的磁致伸缩

用低频脉冲磁场处理Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9非晶合金试样,用透射电镜分析处理后样品的结构,用自制磁致伸缩测量仪测定处理前后样品的磁致伸缩系数。结果表明,低频脉冲磁场处理后的非晶合金Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9发生了纳米晶化,处理后非晶合金的磁致伸缩系数比原始样品减小很多,使非晶合金的软磁性能得到改善。