大型筒仓侧压力计算的虚位移法

浅圆仓散料侧压力一般采用Rankine和Coulomb土压力理论计算,而Rankine理论和Coulomb理论适合于直线挡墙。散体不同于流体,其对侧墙有摩擦力作用,侧压力沿高度的分布不可能是线性的。基于此,依据能量原理,考虑仓壁摩擦,按虚位移法,得到浅圆仓侧压力的计算公式。通过算例,将计算结果与实仓试验结果、Rankine和Coulomb公式计算结果、有限元计算结果进行了对比。

用虚位移法计算静电力公式的讨论

用虚位移法计算静电力可分为两种情况:一种为导体的情况;另一种为为介质的情况.给出了用虚位移法计算静电场中电介质受力与用虚位移法计算静电场中导体受力的关系,从而说明了静电场中电介质受力的本质,阐明了静电场中电介质受力的计算可直接应用静电场中导体受力公式的原因,给出了计算介质受力时可以运用计算导体受力公式的条件,并给出了具体的例子进行说明.使电介质受力的计算变得明白、易懂.

用虚位移法计算静电场中电介质的受力

本文给出了用虚位移法计算静电场中电介质受力与用虚位移法计算静电场中导体受力的关系,从而说明了静电场中电介质受力的本质。阐明了静电场中电介质受力的计算可直接应用静电场中导体受力公式的原因,给出了计算介质受力时可以运用计算导体受力公式的条件,并给出了具体的例子进行说明。

用虚位移法计算静磁场中磁介质的受力

用虚位移法计算静磁场中载流回路的受力是比较容易理解的,因为两个公式都是针对载流回路体系的情况给出的,本文给出了用虚位移法计算静磁场中磁介质受力与用虚位移法计算静磁场中载流回路受力的关系,从而说明了静磁场中磁介质受力的本质,阐明了静磁场中磁介质受力的计算可直接应用静磁场中载流回路受力公式的原因,给出了计算磁介质受力时可以运用计算载流回路受力公式的条件,并给出了具体的例子进行说明.使磁介质受力的计算变得明白、易懂.

虚位移法求解电磁场力

根据电磁场的唯一性定理,采用虚位移法[1]举例计算了电流恒定时,导体和电介质受到的电场力f=2/1ξ0E2n=σ2/2ξ0n;磁链恒定时,载流回路和磁介质受到的磁场力F=-W。计算结果表明:用虚位移法求解和用库仑定律、洛仑兹力公式求解相同的问题,后者求解的过程相当繁琐,而且计算量大,有些问题牵涉到泛函数,不一定能求解出答案;而用虚位移法求解,过程非常简单,避免了一些繁琐而不必要的过程。所以用虚位移法求解电磁场力比用库仑定律、安培力的公式更简单方便。

静电学中的虚位移法及其应用

设某一静电带电体系在广义力(?)(包括重力、电场力、力矩等)的作用下发生一微小位移(?),则该力的元功为 式中F_i为(?)在(?)方向上的投影。假设该体系在发生微小变化时没有能量的耗散或补充,则由功能原理知,(?)作的功一定等于该体系总能量W(包括机械能、电场能等)的减少。

无轴承开关磁阻电机麦克斯韦应力法数学模型

针对已有基于虚位移法的无轴承开关磁阻电机数学模型推导复杂的缺限,从麦克斯韦应力法角度出发,建立了考虑电机磁饱和特性的数学模型。在大电流饱和状态下,该模型有效地描述了电机产生的径向悬浮力和电磁转矩。利用有限元分析的方法验证了该模型的优良特性。试验结果显示利用该模型能够很好地实现电机稳定悬浮,表明采用麦克斯韦应力法建模的正确性和可行性。该方法的应用为研究无轴承开关磁阻电机电磁力分布提供了新的思路。

电磁力有限元分析中麦克斯韦应力法的积分路径选取的研究

电磁力的计算方法中 ,虚位移法精度较高 ,但公式的推导比较复杂 ;麦克斯韦应力法易于推导 ,应用简便 ,但对积分路径的选取较为敏感。本文从理论上证明了在二维有限元分析情况下 ,当选取包围运动物体的外层三角形单元的中线连线作为麦克斯韦应力法的积分路径时 ,这两种方法完全等效 ,为应用麦克斯韦应力法得到精确的数值结果提供了保证。

汽轮发电机电磁转矩计算方法的对比

电磁转矩的准确计算对发电机和电力系统稳定分析具有重要意义。为比较不同算法的计算精度和适用范围,本文推导了传统麦克斯韦应力法在三种常用积分路径下的计算公式,并以300MW汽轮发电机为例,在不同负荷和气隙剖分策略下对比研究了传统麦克斯韦应力法、改进麦克斯韦应力法和局部雅克比导数法等七种方法的计算误差。研究表明当积分路径位于相同气隙层时,积分路径的形状对传统麦克斯韦应力法计算结果的影响不大;低负荷时基于虚位移原理的计算方法容易受到气隙剖分策略的影响,因此在低负荷状态下,应尽量采用麦克斯韦应力法。

能量法求解电磁力的理论基础

为了证明磁场能公式适用于媒质运动的情况,在磁准静态条件下,推导了磁场力对运动媒质做的机械功率和感应电场对自由电流做的功率,验证磁场能量公式满足普遍情况下的功能关系。结果表明,对于磁各向同性的刚性媒质,磁场能与媒质运动和电流建立的过程无关,只与系统的状态有关。该结论为虚位移法计算磁场力或磁力矩提供重要的理论依据。

基于磁通叠加原理的变刚度关节设计与特性研究

基于磁通叠加原理,提出了一种机器人变刚度关节,在减少了关节质量的同时增加了关节刚度的调整速度和运动范围。阐述了通过电信号直接调整永磁-电磁混合式变刚度装置中磁通量,实现刚度改变的工作原理,并以此原理设计关节整体机构。根据磁通连续性原理和虚位移法建立了关节刚度模型,并给出关节刚度随电流和关节位置的变化关系。以变刚度关节刚度模型为基础,设计了变刚度关节位置与刚度协调控制器,搭建了变刚度关节的原理样机。实验结果表明,基于磁通叠加原理的变刚度机器人关节可以实现关节刚度的快速调节,关节的位置和轨迹跟踪精度随着刚度的增加而增加,随着频率的增加而降低。

介于深、浅仓间的圆筒仓侧压力计算方法探讨

《钢筋混凝土筒仓设计规范》(GB50077-2003)(本文简称《筒规》)对深仓和浅仓侧压力计算采取了两种不同的方法——杨森(Janssen)和兰金(Ranki ne)公式,介于深仓和浅仓之间的筒仓在此处侧压力值出现间断,文章通过几种方法对介于其间的深仓和浅仓筒仓不同高度的仓壁水平侧压力进行分析比较,提出了一些计算建议。

平行板电容器中介质受力问题的讨论

用虚功原理计算介质块在平行板电容器中的受力,是一道经典电磁场例题。在忽略边缘效应的情况下,垂直方向的电场如何产生了一个横向的作用力?回顾和分析了历史上的一些讨论,明确了边缘场对介质中电偶极矩的作用是介质受到横向力的根本原因,解释了为什么使用虚功原理可以忽略边缘效应,讨论了介质分界面的受力问题,澄清了一些含糊的说法。

分数槽集中绕组双馈感应电机电磁特性分析

定转子均采用分数槽集中绕组结构的双馈感应电机极槽数接近,气隙中含有丰富的磁动势谐波,谐波极对数磁场相对于转子高速旋转,会引起电机的转矩脉动。为此,通过磁能和虚位移法求解电磁转矩解析表达式,分析不同次数、不同运动方向的谐波磁场对电磁转矩的影响以及转矩脉动的特点;利用编码器的定位测量功能,提出了一种测量样机转子实时位置的方法,从而量化分析感应电压、电磁转矩等参数。最后利用有限元建立样机二维模型,仿真结果表明:转子转速越快,转子感应电压幅值越小,转矩脉动频率越高,转子转速越慢,转子感应电压幅值越大,转矩脉动频率越低,验证了分数槽集中绕组双馈感应电机电磁耦合理论的正确性。

基于磁路分析的轴向混合磁轴承径向承载力解析计算

研究轴向混合磁轴承实现五自由度悬浮时,需要计算径向承载力与磁轴承结构参数以及永磁体参数之间的关系。为了解决轴向混合磁轴承缺乏径向承载力解析数学模型的问题,该文在分析轴向混合磁轴承磁路以及各部分磁导的基础上,结合稀土永磁体的工作特性,用虚位移法得出了轴向混合磁轴承的径向承载力解析数学模型。模型表明,在小径向位移时,该型的混合磁轴承径向承载力随着径向位移增加而增加,近似线性关系,径向承载力和刚度随轴向气隙增大而减小;磁轴承径向承载力随永磁体的有效长度增加呈现先增大后趋近饱和。利用有限元方法对径向承载力进行仿真计算,仿真结果与模型计算结果基本吻合。

永磁直线电机端部效应力的解析计算

短初级型永磁直线电机的纵向端部效应带来了较大的detent force和法向力波动,恶化了其伺服运行性能。为分析电枢电流为零时端部效应力的特点,文章提出了基于磁通的虚位移原理分析端部效应力的方法。在分析纵向端部边缘磁通变化规律基础上,采用虚位移法推导了端部效应引起的法向力波动和推力波动的解析表达式,揭示端部效应力的波动规律。通过对端部效应力解析表达式的分析,归纳总结了动子长度参数对端部效应力的影响规律。最后,对一台12槽11极电机进行了仿真与实验,仿真、实验结果与解析结果基本一致,验证了基于磁通虚位移法分析端部效应力方法的正确性。

永磁型无轴承电机的完整系统建模

为实现永磁型无轴承电机的稳定悬浮运行,须对转矩和悬浮力进行实时控制。电磁转矩和磁悬浮力的精确计算是无轴承电机设计及其控制的基础。传统的永磁型无轴承电机数学模型将转矩与悬浮力作为两个独立的系统来考虑,忽略了它们之间的非线性电磁耦合关系,因此计算精度不理想。该文通过虚位移法推导、并建立了考虑转矩绕组与悬浮绕组之间非线性电磁耦合关系及转子运动的面贴式永磁型无轴承电机完整系统数学模型,并通过有限元分析提取了模型中的关键参数。基于此模型实现了转子磁场定向控制的悬浮运行仿真,通过与传统数学模型的仿真结果对比,验证了该模型的精确性与完整性。

基于气隙磁通边缘效应的轴向混合磁轴承承载力解析计算

为了研究单自由度轴向混合磁轴承轴向主动悬浮和径向被动悬浮的特性,对提出了基于气隙磁通边缘效应的磁轴承承载力解析计算方法。首先建立了轴向混合磁轴承基于气隙磁通边缘效应的磁路模型,利用分割磁场法推导各部分磁通管的磁导,根据其串并联关系,得到磁路的总磁导,由虚位移法推导了轴向力和径向力的解析表达,得到了轴向力与径向力随轴向气隙和径向位移的变化关系,并分析了轴向力与径向力的耦合特性,为磁悬浮系统轴向和径向的解耦控制提供了理论依据。利用有限元方法对轴向力和径向力进行仿真计算,仿真结果与模型计算结果基本吻合。

基于旋转坐标系的锥形无轴承开关磁阻电机数学模型

针对传统基于定角度坐标系的虚位移法推导无轴承开关磁阻电机数学模型复杂的缺陷,该文将旋转坐标系与虚位移法结合,建立了双相导通下锥形无轴承开关磁阻电机的数学模型。在考虑转子径向和轴向位移的条件下,该数学模型准确地描述了电机的径向力、轴向力和电磁转矩。利用有限元仿真验证了该数学模型的良好特性,为电机的悬浮控制系统设计提供了可靠的理论基础。

飞机装配自主移动式自动制孔系统机构设计

分析了飞机装配自主移动式自动制孔系统机构的功能要求,设计了一种双框八腿真空吸附式自主移动机构。并采用虚位移法对该机构进行了法向调姿自由度分析,分析结果表明该机构符合法向调姿时Z向进给,A、B角转动3个自由度的设计要求。