电接触问题的有限元模型及其在小电流继电器中的应用

本文论述了轻电可分合接触热过程有限元模型的构造,系统论述了精密机电元件电接触热过程计算模型的构造方法,并给出了小电流继电器中的一个应用实例。     

配合误差对电连接器疲劳寿命影响的建模与评估

以某型电连接器通用接触件22^#插针插孔为研究对象,基于Brown-Miller修正准则,建立了电连接器接触件材料的应变-寿命方程.应用有限元方法计算了接触件单次插拔过程中的力学性能,基于Fe-Safe软件建立了接触件接触疲劳寿命的仿真计算模型,进而完成了配合误差对电连接器疲劳寿命影响的定量化评估.疲劳寿命分析结果表明:该型电连接器在满足设计寿命条件下,允许的最大位移误差为0.038mm,角度误差为0.621°,复合误差为0.03mm和0.405°.根据分析结果提出了提高电连接器疲劳寿命的具体建议,为该型电连接器接触件制造、装配误差控制和工艺改进提供了理论依据.     

齿轮齿面电蚀机理

描述了齿轮齿面电蚀失效的微观形貌特征：条形花样和云形花样。建立了非接触放电电蚀模型和接触放电电蚀模型来阐述齿面电蚀产生的机理。在齿面间的极间电压较高、润滑油模形成较好的情况下产生非接触放电电蚀;在齿面间的极间电压较低、润滑油模形成比较差的情况下产生接触放电电蚀。电蚀和磨擦磨损的共同作用加速了齿轮的失效。     

继电器Ag镀Au常开触点热过程的计算模拟

本文采用继电器电接热过程的有限元模型及其计算模型,用计算机详细模拟了在闭合电弧、开断电弧以及接触电流作用下触点受热过程,给出了二维轴对称Ag渡Au热过程的一些结果。     

二合一电弧集电控制方式

21世纪临近 ,日本铁道技术综合研究所欲想大幅度提高目前新干线的运行速度 ,建造能满足50 0 km/h运行速度的超导磁悬浮铁路系统。就其集电方式而言 ,目前有接触集电方式和非接触集电方式两种。一般讲 ,运行速度达 350 km/h以上的磁浮铁路 ,以采用非接触集电方式为妥。作为非接触集电方式之一的电弧集电控制方式 ,其电弧接续效果如何则是日铁专家研究的课题。通过对其实施磁性控制和分隔控制的基础测试 ,确认仅用分隔控制 ,电弧集电效果欠佳 ,但采用将分隔控制和能与速度相适应的磁性控制相结合的二合一电弧集电控制方式 ,电弧的良好接续性就…     

电磁轨道炮内弹道接触电阻分析

为了研究电磁轨道炮电枢和轨道之间的接触阻抗变化,本文通过建立U型电枢和简单轨道间的磁扩散模型,根据麦克斯韦方程组计算电枢和轨道间的接触压力与电磁推力。在考虑接触形式、接触压力的影响下根据霍姆电接触模型计算电枢运动过程中的接触电阻变化,并通过对电枢的动力学分析引入速度趋肤效应引起的附加接触电阻变化。采用Comsol Multiphysic有限元分析软件对电枢进行力学分析,然后通过该软件与MATLAB联合编程得到在电枢运动过程中接触电阻的变化曲线。发现接触阻抗的变化值为0.22～4.5 mΩ,并且电枢速度对其变化的影响较大。     

颗粒表面电化学反应电荷传递模型及其浮选意义

分析了硫化矿物浮选分离体系中矿物颗粒表面反应电荷传递方式;对于不同的硫化矿物浮选体系,提出硫化矿物浮选过程中颗粒表面电化学反应电荷传递的3种模型:颗粒自身电荷传递模型;颗粒/液相介质电荷传递模型;颗粒/电极碰撞接触电荷传递模型.通过模型分析,讨论颗粒表面电化学反应电荷传递模型应用于不同硫化矿浮选工艺过程的浮选意义.研究结果表明:硫化矿物表面发生电化学反应时,反应电荷的传递与矿物性质、矿物表面特征、矿浆液相介质性质以及电位控制方式有关;所建立的模型对硫化矿物浮选电化学过程电位调控和复杂硫化矿物之间的浮选分离具有指导意义.     

基于有限元的三维粗糙表面电接触模型构建与仿真分析

由于在生产加工过程中诸多因素综合作用,使得加工件表面残留了尺寸、形状和分布规则不一的微观几何形貌,实际的接触表面都是粗糙表面。文章基于Matlab与ANSYS构建出随机粗糙表面,利用APDL参数化设计语言实现电接触有限元模型的建立,进行接触特性研究。研究结果表明,该模型能够较为准确地对三维粗糙表面形貌进行表征。在该模型的基础上,对接触界面微凸峰接触情况、应力分布特征展开了进一步探究。结果表明,随着法向位移的增加,发生接触微凸峰数增速逐渐变大,接触界面真实接触面积变大,Von Mises应力逐渐在粗糙实体内部及周围进行传递,微凸体将产生弹塑性变形,挤压周围基体,最大Von Mises应力逐渐于微凸体周围区域呈环状分布,该研究为保证电气设备电接触状态可靠性提供了一定的理论指导。     

电连接器腐蚀失效对信号传输的影响

 针对两栖装甲装备电连接器腐蚀失效导致的未发现故障(NFF)问题,从理论分析与电路仿真两个层面研究了腐蚀失效对信号传输的影响。分析了盐雾环境下电连接器的腐蚀失效机制,建立了腐蚀电连接器的电接触阻抗模型和电路模型,分析了腐蚀失效状态下的电路特性,通过对不同阻抗值下的电路仿真,得出了腐蚀失效对信号传输的影响规律。研究表明,电连接器腐蚀失效形成电接触阻抗,导致高频信号的传输产生失真。接触电阻的增加使信号波形幅度衰减甚至产生错误,而在一定范围内,接触电容的存在为高频信号提供通路,缓解了高频信号的失真。     

高速直线运行交流刷轨滑触供电接触特性

以直线式碳刷/供电轨交流滑触供电装置为研究对象,建立了刷轨电接触的电传导电路模型,设计了等效的高速旋转式交流刷轨电接触试验系统．对刷轨电接触特性进行了试验和理论分析,总结了电流幅值、电流频率、滑动速度和电弧长度对刷轨接触电阻和接触电抗的影响规律．结果表明：刷轨交流电接触系统整体呈阻感负载特性,接触电容的作用明显小于体电感的作用;刷轨接触电阻关于电流幅值负相关、关于滑动速度正相关,接触电抗关于电流幅值正相关,但基本不受滑动速度的影响;在刷轨电接触发生起弧现象后,其接触电阻随电弧长度的增加而大幅增大,而接触电抗呈缓慢下降趋势;接触电阻随电流频率的增加而增加,由于电流频率较低,电流频率对刷轨体电阻的影响明显高于对接触收缩电阻的影响．     

高速点磨削温度场仿真及其影响分析

分析了点磨削与普通外圆磨削接触区域的不同,基于热源温度场分布和传热理论,建立了高速点磨削下温度场的理论模型和有限元模型.运用ANSYS对高速点磨削下工件与砂轮接触区域的温度场进行三维仿真,得到了接触区域温度场的分布及温度随时间变化的曲线,总结出最高温度与点磨削变量倾角α的关系,当α不为零时,磨削区域的温度低于普通外圆磨削.通过观测磨削后的工件表面金相组织可知,高速点磨削下仍出现了很薄的磨削变质层,验证了理论分析,为高速点磨削温度场的进一步研究提供了参考依据.     

用于计算机辅助设计的晶闸管模型

本文讨论了用于功率电子电路的晶闸管模型的建立方法。给出了一个适用于计算机辅助设计的非线性集中参数的晶闸管等效电路模型。 模型的建立是基于对器件内部载流子运动的物理过程进行模拟,分析了器件的少数载流子注入;空间电荷区内部载流子的产生与复合;雪崩倍增效应;基区宽度调制效应及电荷存贮效应。将反映这些物理过程的数学公式用非线性电路元件表示,组成了由非线性电阻、电容及受控电流源所构成的晶闸管模型。 利用这个模型可以分析晶闸管开关过程的动态非线性特性。     

制冷空调的变频技术及模糊控制研究

本文首先分析了空气调节系统的动态模型及空调机常规ＯＮ－ＯＦＦ运行的性能，接着分析了变频空调机的性能并与常现ＯＮ－ＯＦＦ控制作了比较，最后论证了采用模糊智能控制实现空气调节系统的自动控制，可使系统节约更多的能量并可提高系统的舒适程度。     

移动热载荷在焊接温度场数值模拟中的应用

为分析焊接过程中焊件温度场随焊接热源移动变化情况,采用ANSYS命令流编制参数化程序,动态填充热流密度表,实现移动热载荷的加载;针对薄板堆焊,选用高斯热源模型,进行了焊接温度场数值模拟.数值模拟结果表明,所采用命令流动态加载热载荷的方法,能够较好地模拟实际焊接过程中的热源移动情况;针对其他的焊缝形状和焊接方法,可通过更改命令流程序参数的设置,获得适合的移动热源移动轨迹和热源模型的数学描述,实现焊接温度场的数值模拟.     

高温热表面油料热着火过程的时变模型与实验

针对高温热表面油液蒸发和着火过程的时变特征,考虑这一过程中的对流传质传热,建立了热源作用下油液蒸发与着火理论模型,并通过"热图法"和"奇点分析"求解出控制体着火所需的热源最低温度。以正庚烷为研究对象,对高温热表面油液蒸发与着火过程进行了实验。理论分析与实验表明:油液着火所需的热源最低温度随时间变化较大,尤其在蒸发开始的前10min内,点火温度存在极值,具有明显的时变特征,油液热着火时变模型理论预测结果与实验结果吻合较好,对机舱防火、灭火实践具有一定的参考作用。     

基于卷积模型的核信号仿真

NaI(Tl)探测器因具有探测效率高和成本低等优点,常被用于核辐射能谱测量和核辐射监管等领域．由于实验条件等的限制,研究人员往往较难获取理想的实验核信号,虽然可以借助探测器的仿真信号来实现研究目的,但是常规的探测器单指数或双指数模型和实际采集到的核信号模型存在一定的差异,需要一种更为精准的数学模型对探测器输出信号进行描述．我们通过对探测器信号形成过程分析,将探测器视为线性时不变系统,探测器各个部分响应的总卷积即为输出的核信号模型．本文建立的探测器输出信号卷积模型,结合实测伽玛源的幅度分布规律和相邻脉冲时间间隔分布规律,可以提供更精确的NaI(Tl)探测器输出信号,以便用于伽玛能谱测量算法研究;通过调节脉冲间隔时间大小,可以仿真不同计数下探测器输出信号的堆积情形,以便用于堆积信号还原算法研究．经过与伽玛辐射源的对比测试,该仿真信号与真实探测器输出信号一致,既避免了研究人员接触放射源,提高辐射防护安全性,又为开展数字化核信号处理算法研究及能谱算法研究提供了极大的便利性．     

方钢管混凝土柱两种建模对比研究

用有限元程序ANSYS建立了（方钢管混凝土柱）钢管与混凝土柱的接触模型和固结模型,并进行了加载分析,与试验结果对比相差不大,模型是合理的.分析了固结模型和接触模型模拟结果的差别,对比发现二者在构件的某些局部上差别大,但对整体承载力影响不大,可用固结模型简化代替接触模型.     

分块杯形砂轮磨削高硬度涂层球面温度

针对分块杯形砂轮磨削高硬度涂层球面的实际工况,计算移动热源的有效宽度,并使用三角形移动热源模型对磨削温度场进行理论建模.分析了磨削运动对传热过程的影响,结合磨粒端面温度和一维导热模型计算热量传入工件比率.通过实验比较了分块杯形砂轮和普通杯形砂轮的磨削温度及磨后表面形貌,同时,分析了磨削参数对磨削温度的影响.结果表明：分块杯形砂轮磨削高硬度涂层球面较普通杯形砂轮具有更低的磨削温度和更好的磨削条件.     

套室内扩散燃烧火灾的三维数值模拟

采用非稳态湍流模型和湍流与化学反应相互作用的涡耗散燃烧模型,对套室内扩散燃烧的火灾进行了三维空间数值模拟.给控制方程添加不同源项以反映化学反应净产生速率对流场的影响,采用交错网格有限容积法将计算区域进行离散,用SIM-PLE算法求解离散控制方程.通过对套间内3种不同释热率情况下火灾的数值模拟,研究了套间内火灾发展、烟气温度分布和燃烧产物浓度分布规律.研究表明火源释热率的大小对烟气温度场的影响较大,对燃烧产物CO2浓度场的影响不很明显.释热率较小时,较短时间内仍能产生大量的烟气;释热率较大时,烟气层迅速形成,温度上升程度更为剧烈.此研究结果对于准确预测套室内火灾传播规律、有效阻止套室内烟气扩散和设计合理的排烟结构有一定的指导意义.图8,参12.     

一种基于PID控制算法的分布参数法压缩式空气源热泵模型

采用分布参数法建立单、双级压缩式空气源热泵的热力学模型,并且将比例积分微分(proportional-integral-derivative,PID)控制算法应用到模型计算中,形成一种基于PID控制算法的全系统循环分布参数模型。将建立的模型在C++环境中运行,用实验数据验证模型精度。结果表明:模型充分利用了分布参数法和PID控制算法的优点,与传统集总参数法建立的模型相比,模型具有更高的计算精度,其中双级压缩式空气源热泵模型的模拟制热性能系数(COP)与实验数据的平均相对误差为4.91%;加入PID控制算法后,提高了模型的运算速度,双级压缩式空气源热泵模型循环迭代5次就达到了收敛。