基于COMSOL的电容储能焊补仿真研究

结合COMSOL软件中的薄层阻抗接口,采用提出的接触电阻计算模型模拟了焊补设备对1Cr18Ni9Ti不锈钢的电容储能点焊过程,得到的焊点熔核半径为148.9μm,基体部位熔核高15.5μm,该结果与实测得到的熔核半径153μm、基体熔核高16.6μm相差较小,证明了仿真方法的正确性。分析了动态电阻和接触电阻率的变化。动态电阻的变化因电容储能电源的放电特性可分为三个不同阶段。对于接触电阻率,在电极/补层接触区域熔核半径119μm处会发生突变,表现为绝缘,在熔核区域则因熔点温度下屈服强度较小导致接触电阻率变化不明显。研究了动态电阻对模拟结果的影响,发现若不考虑动态电阻对电容放电的影响,熔核尺寸明显减小,得出了在电容储能电源仿真中不能因时间较短就将动态电阻设为定值的结论。本研究可为接触电阻的处理提供一种解决办法,对电容储能焊补设备的仿真提供借鉴。

电容脉冲焊补设备参数的仿真优化研究

推导了电阻点焊中接触电阻的计算模型,结合COMSOL仿真软件模拟了电容脉冲焊补设备对厚度为0.2mm 1Cr18Ni9Ti不锈钢的点焊。分析了不同电极压力下对应的熔核及设备参数,得到在该厚度下不锈钢最佳的焊补电极压力为50 N,分析了不同电压下对应的熔极及设备参数,得到该厚度不锈钢的焊补电压为10 V,放电压差为3 V。模拟了上述参数下熔核边缘温度的冷却过程,得到的冷却时间为15 ms,对应放电控制开关的频率范围为1~65 Hz。

电磁超声横波换能器中线圈的优化设计

为改善电磁超声换能器在1Cr18Ni9Ti不锈钢材料中激发横波的特性,提出一种基于正交试验的优化方法,并利用有限元仿真软件 COMSOL Multiphysics建立了电磁超声横波换能器的有限元模型,应用正交试验和极差分析法,分析了线圈各参数对电磁超声横波的近场长度和半扩散角的影响,比较了线圈各参数影响程度的大小。结果表明,激励电流的频率和线圈的尺寸对横波的传播特性有着明显影响,提高频率会使得横波的近场长度增大及半扩散角减小;其次,减小导线的宽度及间距,以缩小线圈尺寸能有效改善横波的传播特性。