基于耦合场分析的电磁振动料斗的动态设计

对电磁振动料斗进行参数化有限元建模,运用有限元分析软件ANSYS对该模型进行动态分析,计算出振动料斗的固有频率和振型、电磁铁吸力、谐响应振幅等,通过电磁场和机械结构的顺序耦合分析,得到最佳的料斗参数。实际应用效果表明,有效缩短了电磁振动料斗的设计和调试周期。

改进的等参逆变换算法在耦合场分析中的应用

实际工程有限元计算中涉及多个物理场的相关分析或耦合分析时场变量之间的数据传递问题非常重要,往往会遇到等参逆变换的需求。分析并指出现有等参逆变换所存在问题,给出了新的改进算法,即在网格内采用新方法进行等参逆变换,在网格外采用距离加权法进行插值传递,并详细说明本算法实施关键。对一大型拱坝施工过程中的温度场和应力应变场耦合分析问题进行研究,结果表明所提出方法具有简便实用、高效和满足工程精度等特点,可应用于实际工程。

含埋藏椭圆型裂纹的构件脉冲放电瞬间的耦合场分析

采用数值分析的方法,对含三维埋藏椭圆型裂纹的构件放电瞬间的耦合场进行分析。计算脉冲放电瞬间椭圆形裂纹尖端附近的温度场和等效应力场的分布状态;并通过改变模型尺寸的模拟分析影响放电参数的主要因素。计算结果表明,由于电流绕流产生的焦耳热源的作用,裂纹尖端处温度瞬时急剧升高,但沿椭圆形裂纹尖端的温度值并不相同,最大值发生在长轴附近,只要放电电流的强度足够大,可以使椭圆环形裂尖均熔化形成焊口,并围绕环形裂纹尖端附近产生很大的热压应力场,可有效地遏制裂纹的扩展;在相同放电电流强度下,对椭圆裂纹尖端温度影响较大的是裂纹的绝对尺寸和椭圆长短轴的相对尺寸。在研究过程中分成热—电耦合和热—应力耦合两个过程,综合考虑材料非线性、状态变化非线性和几何非线性,结果比较符合实际。

基于ANSYS耦合场分析的电器装置温度场仿真

ANSYS有限元软件提供的多物理场耦合求解方法能够有效地运用于电器装置的温度场仿真分析。详细地描述了利用ANSYS/MultiPhysics进行涡流场-气流场-温度场耦合分析的关键过程,并以8 000 A高压封闭母线的温升计算为例,验证了仿真结果与试验数据非常接近,误差小于1.6℃。

叉指式微加速度计的静电-机械耦合场分析

为了对微加速度计进行静电 -机械耦合场分析 ,利用ANSYS软件及它的编程语言APDL实现了有限元耦合场分析。作为实例 ,选择一种尺寸的叉指式微加速度计 ,分析了它的灵敏度 ,其结果同理论值基本一致。

基于ANSYS的固定管板式换热器热结构耦合场分析

以某石化公司一台存在安全隐患的固定管板式换热器为评估对象,利用ANSYS软件的参数化设计语言APDL,编制适合于固定管板式换热器分析设计的通用程序,通过间接法对该换热器进行热结构耦合场分析,得到壳程压力、管程压力和温度载荷同时作用的在役工况下应力分析计算数据;并依据JB4732-95《钢制压力容器——分析设计标准》,对可能存在风险的部位进行了分析校核,得知该换热器各部件均满足校核条件,且安全裕度均大于1.23,从而为该类换热器的在役安全评估提供了参考。

焊接过程耦合场分析的一种新的直接耦合解法

TIG(钨极惰性气体保护电弧焊)焊接过程的数值模拟是一个不可压缩的流场与温度场相互耦合的问题,其数学模型是三维非定常、非线性偏微分方程组的定解问题.首先建立了焊接过程耦合场分析中贴体曲线坐标系下的数学模型,其次给出了多重网格法与有限差分法、牛顿迭代法相结合的一种新的直接耦合解法,最后通过对移动热源作用下Q235低碳钢板的焊接过程进行模拟,数值结果表明,所给出的方法比传统迭代法(有限差分法+牛顿迭代法+超松弛方法)在计算时间上至少减少了35%.

应用三维电磁–热–流耦合场分析法计算换流变压器干式套管的温度场分布

换流变压器阀侧干式套管主绝缘材料为环氧树脂/皱纹纸复合材料,散热能力较差,随着输送功率的提高,套管载流量的升高,发热问题已成为制约换流变干式套管安全稳定运行的瓶颈。该文以400k V换流变干式套管为研究对象,采用三维电磁–热–流耦合场分析方法,考虑了热辐射、热传导和对流传热的影响,计算分析了其三维温度场分布,得出了套管内部的温度分布规律。同时,为了验证所用仿真方法的准确性,对400k V换流变干式套管进行了温升试验,对比了测量点的仿真计算结果与温升试验结果,试验结果表明仿真结果与测量结果的差值低于8%,证明了该方法的合理性,可为换流变干式套管的设计提供计算依据。

浅谈水工结构耦合场分析的间接法和物理环境法

该文基于使用间接法和物理环境法对水工结构中常见耦合问题的解决,简要介绍耦合场分析的2种方法应用的基本过程、适用条件和优缺点,为耦合分析更好地应用于工程结构分析提供了参考。

航空发动机内冷涡轮叶片使用载荷多场耦合分析

为准确估计航空发动机内冷涡轮叶片实际状态下的使用载荷,将气热耦合与热-结构有限元分析相结合,提出了一种使用载荷多场耦合分析方法。该方法首先通过气热耦合求解的方式对涡轮叶片的叶外燃气流、叶内冷却流及叶片固体传热进行计算,以获得叶片实际工作状态下准确的温度与气动分布,然后利用守恒插值程序实现耦合载荷信息向热-结构有限元模型的精确传递,进而通过热-结构有限元分析实现使用载荷多场耦合分析。实验数据验证与实例计算结果表明了气热耦合及使用载荷多场耦合分析的有效性与准确性。最后进行了参数敏感性分析定量给出了各边界条件不确定性对耦合计算结果的影响程度。

反应堆压力容器“set-on”集成化锻造结构多物理场耦合模拟研究

核反应堆压力容器(RPV)传统采用独立锻件通过焊缝连接的结构形式,由于焊缝为铸态金属组织,属失效分析中的薄弱环节,因此采用集成化锻造结构,确保承压焊缝质量,是提升RPV安全可靠性的重要方法。但是,集成化后的锻造结构存在几何异形、结构复杂、壁厚差异大等问题,其材料组织与性能调控难度大幅增加。针对上述问题,以核电RPV接管“set-on”结构形式为对象,基于结构导热微分及等温转变叠加理论,建立了锻造结构温度-组织-应力的多物理场耦合模型,以调质热处理的奥氏体化及淬火冷却两个阶段为对象,结合淬火冷却介质流-固耦合分析方法,获得锻造结构不同位置处材料组织与性能变化的定量规律,并明确了其关键影响因素。

基于多场耦合仿真的四轨电磁发射器性能分析

电磁轨道发射器的工作过程涉及复杂的多物理场耦合现象,仅通过解析计算难以实现对电磁轨道发射器性能的全面分析。为了对电磁轨道发射器的动态发射过程进行研究,以四极凸轨道电磁发射器作为研究对象,建立了瞬态电磁-热-结构多物理场耦合仿真模型,采用CLM模型模拟发射过程中过盈电枢与轨道的电接触现象,得到了发射器工作过程中电枢、轨道受力随时间变化情况和电磁场、应力、温度分布。研究结果表明,发射器电枢、轨道受力的变化趋势与激励电流的变化趋势接近,趋肤效应和速度趋肤效应会引起受力的削弱。电磁力会改变接触面上的压力分布,改善枢轨接触状态,进而改变接触区域的电流分布。发射过程中,由于摩擦力作用,温升最大处位于电枢臂尾端而电流密度最大值出现在电枢喉部。所做的研究对了解发射器的动态发射过程及发射过程中的多物理场耦合机理具有一定参考意义。

大电流封闭母线磁-流-热场耦合有限元分析

针对用解析法计算母线温升时存在的一些问题,笔者讨论了基于磁场-流场-热场耦合有限元分析的母线温升计算方法。首先计算母线的磁场和导体涡流分布,得到焦耳热源;然后基于流场-热场耦合的共轭传热模型,将前面计算得到的焦耳热加载为热源,进行温度场分析和温升计算。比较12500A大电流离相封闭母线的计算温升与该产品型式试验结果,误差小于2℃。该计算方法对于封闭母线的产品设计人员具有一定参考意义。

多场耦合下风电机组偏航系统疲劳载荷分析

针对风电机组偏航系统在长期启停循环工作状态下容易出现疲劳损伤、减少风电机组偏航系统使用寿命的问题,文章提出了多场耦合下风电机组偏航系统疲劳载荷分析方法。建立了包含永磁同步电机动态模型、传动系统动态模型、传感器模型和随机风载荷模型的风电机组偏航系统动态模型,分析系统受到的最大瞬态冲击和等效损伤载荷。基于连续损伤理论,通过疲劳损伤演化方程,分析载荷作用下风电机组偏航系统产生的疲劳损伤。根据风电机组偏航系统相关参数,设置3个测试点,分析不同方法的载荷、塑性应变以及疲劳损伤。结果表明,所提方法具有较高的分析精度,与实际风电机组偏航系统疲劳损伤相符,能够保障风电机组偏航系统运行的安全性。

多物理场耦合分析在真空冶金设备仿真模拟中的应用

文章研究了多物理场耦合分析在真空冶金设备仿真模拟中的应用。介绍了真空冶金设备的工作原理及特点,阐述了多物理场耦合分析的基本原理和方法,详细讨论了多物理场耦合分析在真空冶金设备仿真模拟中的应用,总结了文章的主要研究成果和创新点,并评价和展望了多物理场耦合分析在真空冶金设备仿真模拟中的应用前景。

共箱封闭母线多物理场耦合分析

共箱封闭母线由于拥有较为复杂的发热与散热结构,故其温升的计算一直是研究与设计的重点。借助有限元法,通过建立有限元模型首先分析得到了双层导体共箱封闭母线在稳态中的工频电磁场及焦耳热分布。随后利用间接耦合法,将焦耳热作为热源带入到流场-热场耦合模型,计算得到了热场与流场,进而得出共箱封闭母线中导体与外壳的主要散热方式为辐射散热,为控制母线温升应加强母线的辐射散热能力。

耦合场下固体火箭发动机喷管的动力学分析

喷管是固体火箭发动机关键部件之一,它的烧蚀及温度场计算对于固体火箭发动机的工作性能及结构设计有很大的影响。喷管在工作过程中承受着高温燃气的烧蚀和冲刷,所产生的热效应和由此带来的热耦合效应已经成为喷管强度和稳定性分析必须考虑的重要因素。文中首先对其进行动力学分析,然后基于ANSYS的流体及热分析单元,对固体火箭发动机轴对称矢量喷管进行温度分布及其热应力分析、热-结构耦合分析,流场-热-结构的耦合分析。

基于JMAG的开关磁阻电动机场路直接耦合分析

介绍了电磁场有限元分析软件JMAG的基本原理和功能特点。基于JMAG软件强大的耦合分析功能和二维瞬态场分析功能,对开关磁阻电机进行基于二维瞬态场的直接场路耦合时步有限元分析。该方法考虑电动机磁场饱和以及若干相同时激励时相间互感所带来的影响,提高了仿真精度。通过仿真和实验的对比,证明了该方法的正确性。

在裂隙岩体中开挖隧道的双场耦合蠕变分析

运用黏弹性断裂、蠕变理论,对裂隙围岩在开挖时的蠕变现象进行分析,建立了隧道开挖的双场耦合蠕变模型。运用Laplace转换,推导出围岩的径向位移函数表达式,分析了应力卸荷、渗流力的作用以及节理裂隙分布对径向位移的影响。同时,利用FLAC中的FISH语言编写了FISH函数,将计算隧道模型的数值及解析结果与实测数据进行了比较。计算结果表明,径向最大位移变化量并不在主应力最大方向,也不在隧道顶端,而是受地应力分布、渗透水压和节理分布综合作用形成偏压位移,其结果可为隧道支护提供借鉴。

汾河二库RCC重力坝应急除险加固后多场耦合三维有限元分析

为分析汾河二库RCC重力坝应急除险加固后实际安全性态,建立典型工况下河床溢流坝段的三维有限元模型,采用COMSOL Multiphysics进行多场耦合分析。计算结果显示,渗流场、位移场和应力场总体规律正常,大部分区域在安全范围内,只有极少区域出现拉应力。研究表明,COMSOL Multiphysics可进行RCC重力坝多场耦合分析,除险加固达到预期效果,建议加强安全监测。