基于Energetic和改进Jiles-Atherton-Sablik模型的电工钢片动态磁致伸缩特性模拟

准确模拟电工钢片的动态磁致伸缩特性是电工装备铁心振动和噪声分析的关键步骤。该文提出一种基于Energetic磁滞模型和改进Jiles-Atherton-Sablik(J-A-S)模型的电工钢片动态磁致伸缩特性模拟方法。首先,基于静态Energetic磁滞模型和损耗分离理论,考虑由励磁频率引起的动态损耗密度分量,并采用场分离技术建立动态Energetic磁滞模型。其次,将动态Energetic磁滞模型求解的动态磁场强度作为改进J-A-S模型的已知量,从而根据铁磁材料的非线性本构关系,建立以磁感应强度为输入量的动态磁致伸缩逆模型。在此基础上,设计电工钢片动态磁致伸缩曲线的模拟流程。最后,将所提方法的模拟结果与实测结果和现有方法模拟结果进行对比,可知所提方法的模拟结果与实测结果吻合更好,从而验证所提模拟方法的准确性。

一级能效电工钢片比总损耗的精确测量与仿真分析

针对国标爱泼斯坦方圈法测量新一级能效硅钢片比总损耗结果的不确定性问题,本文提出了一种工频下基于双爱泼斯坦方圈的新一级能效硅钢片比总损耗测量方法。通过双爱泼斯坦方圈法测量硅钢片的比总损耗,分析并修正了测量方法中的误差,实现了对爱泼斯坦方圈测量时接缝区和均匀区的损耗分离,并分析了接缝区比总损耗对爱泼斯坦方圈测量结果的影响机理。建立了爱泼斯坦方圈有限元模型,对其接缝区和均匀区的损耗进行研究,仿真结果与双方圈法测量结果吻合,验证了本文提出的新一级能效超低损耗薄硅钢片的比总损耗时测量方法的有效性和准确性。测量和仿真结果表明,基于双方圈法测量薄硅钢片比总损耗的结果比单方圈法测量的结果更精确。本文提出的测量和修正方法可用于一级能效薄硅钢片损耗特性的精确测量。

多目标差分进化算法改进与电工钢片磁致伸缩模型参数辨识

准确且高效地辨识电工钢片磁致伸缩模型参数是模型在变压器铁心振动分析中的应用前提。针对现有单目标优化算法不能兼顾参数辨识精度和速度的问题,该文基于改进Jiles-Atherton-Sablik和Energetic模型相结合的磁致伸缩模型,将该模型的参数辨识转换为多目标优化问题。以磁滞回线和磁致伸缩曲线的均方根误差作为待优化的2个目标,建立参数辨识的多目标优化数学模型。基于该模型,从控制参数自适应技术、变异算子改进策略以及选择算子改进策略3个方面对多目标差分进化算法进行改进,从而提出一种采用改进多目标差分进化算法的磁致伸缩模型参数辨识方法。通过与现有方法对比,该文方法的磁滞回线求解精度提升17.84%,磁致伸缩曲线求解精度提升13.60%,辨识速度提升41.57%。

分动器用湿式单离合器钢片轴向温度场分布研究

以适时分动器用湿式离合器为研究对象,搭建离合器传递扭矩热力学模型,估算离合器传递扭矩及对流换热因数,提取影响钢片温度的关键因素,并对关键因素开发钢片温度动态测试物理模型。基于实测结果,分析不同钢片轴向温度场分布规律,优化离合器冷却油道,实现了不同钢片最大温度差降幅达74.6%,有效提升离合器传递扭矩能力,同时进行不同油温、扭矩、转速差下的离合器温度模型深度标定,实现分动器实车精准传递扭矩能力的同时,仍具备可靠的热保护功能。

拖拉机主离合器从动盘摩擦钢片断裂仿真分析及改进

拖拉机主离合器位于发动机与变速箱之间,用来分离或结合前后两者之间的动力。针对试验过程中发现的离合器从动盘摩擦钢片断裂现象进行仿真分析,通过对不同的结构改进进行模拟分析,总结出拖拉机主离合器从动盘摩擦钢片改进方向。

拖拉机HMCVT动力换段过程中换段离合器对偶钢片温度场分析与试验

[目的]本文旨在研究拖拉机液压机械无级变速器(HMCVT)动力换段过程中换段离合器摩擦副的热失效机理。[方法]以拖拉机HMCVT换段离合器对偶钢片为研究对象,研究其瞬态温度场。采用试验与仿真相结合的方法,通过采集拖拉机动力换段过程中摩擦副接合油压和摩擦副转速差时变曲线,分析滑摩转速差对摩擦副生热的影响。通过建立换段离合器对偶钢片有限元模型,研究不同时刻不同转速差下对偶钢片沿半径方向的温度分布规律。编写LABVIEW温度监测系统,设计拖拉机HMCVT换段离合器动力换段试验,并将温度试验结果与仿真结果进行对比分析。[结果]仿真得到拖拉机HMCVT动力换段过程中换段离合器对偶钢片瞬态温度场。结果表明不同时刻、不同位置、不同转速差下对偶钢片温升不同,转速差越大温升值越大,由于外齿毂和输入毂油孔处油液的冷却润滑作用,对偶钢片外径处温度相对内径和中径低,温升最高点出现在距对偶钢片圆心的81%处。仿真值与试验值曲线的变化趋势基本一致,同一时刻试验温升值略低于仿真温升值。[结论]本研究为解决重型拖拉机HMCVT换段离合器冷却润滑难题,提高换段离合器动力换段过程中传动系统使用性能及整车的可靠性提供理论依据。

基于玻尔兹曼函数和磁畴能量最小化的电工钢片磁滞特性模拟

电工钢片磁滞特性与损耗特性的精细模拟是实现变压器、电机等电工产品节能降耗绿色运行的关键。该文基于磁畴能量最小值原理,对组合磁畴结构模型(assembled domain structure model,ADSM)中磁畴能量最小化方法与磁畴分布概率求解方法进行改进。提出采用变步长梯度下降法与Boltzmann函数相结合的两步法实现磁化过程磁畴动态变化的有效模拟,简化模型的构造过程。利用变步长梯度下降法求取磁畴总能量最小值,确定磁畴的单位磁化矢量,再利用Boltzmann函数计算磁畴分布概率,实现磁滞回环的拟合。与实验测量结果对比表明:改进的ADSM模型求解方法可以在简化计算过程的同时有效地模拟磁滞回环。

基于深度学习的电工钢片磁畴磁化过程预测与特征量提取

高效电工产品的研发离不开对低损耗高品质电工钢磁特性的准确表征,而电工钢磁畴结构及其动态磁化特征量的提取是实现从介观磁化机理到宏观特性模拟的桥梁。该文利用磁光克尔显微镜对外加磁场下取向电工钢片磁畴结构的动态演变过程进行了观测和研究。首先在不同方向的外加磁场下,获取了磁场由饱和到零再到反向饱和的磁化过程中电工钢磁畴结构动态演变的图像信息,分析了磁畴重组、湮灭、成核的过程;其次为了获取足够多的可以表征电工钢片磁化特征的磁畴图像信息,对比研究了基于深度学习理论的两种神经网络——基于卷积神经单元的长短期记忆神经网络(ConvLSTM)和基于卷积神经单元的门控循环单元(ConvGRU)对磁畴动态演变图像的预测;最后在此基础上,提出了以磁畴面积作为特征参量表征样片动态磁化过程及磁畴状态的方法。结果表明,所提取的特征量能够有效地表征样片的磁化程度及其内部磁畴的演变过程,为进一步实现基于磁畴磁化机理的宏观磁滞模型奠定基础。

基于Energetic模型的机械应力作用下电工钢片磁滞特性模拟

准确模拟电工钢片在机械应力作用下的磁滞特性是电工装备铁心优化设计的关键技术。该文首先基于原始Energetic磁滞模型,在电工钢片的总能量密度中引入由机械应力引起的能量密度附加项;其次,根据能量平衡原理,采用场分离技术实现能量密度分量向磁场分量的转换;然后,考虑Energetic磁滞模型中各参数对机械应力的依赖性,利用场叠加原理建立一种机械应力作用下的电工钢片磁滞模型;最后,以晶粒取向硅钢片为例,基于取向硅钢片在不同压缩和拉伸应力下的磁滞回线实验数据,采用粒子群优化算法对所提模型参数进行辨识,从而揭示了模型参数对机械应力的依赖关系,并在此基础上分析了机械应力对取向硅钢片矫顽力、磁滞损耗密度以及剩磁的影响规律。对比仿真和实验结果,验证了所提模拟方法的准确性。

一种利用矫顽点微分磁化率定量评估取向电工钢片机械应力的新方法

不同大小的应力会对取向电工钢片的磁化及损耗特性产生不同影响,定量评估取向电工钢片的应力大小对减小铁心损耗,提高电气设备的运行效率具有重要意义。该文提出一种利用磁滞回线在矫顽点的微分磁化率来检测电工钢片应力的新方法。首先基于扩展的磁力学磁滞模型推导出了矫顽点微分磁化率的倒数与应力的线性关系表达式,给出了一条可以用来定量评估应力的线性校准曲线。然后为验证理论公式的正确性和适应性,测量了两种不同型号的取向电工钢片在承受不同大小弹性拉应力和压应力时的矫顽点微分磁化率。实验结果与理论计算结果有很好的一致性,这为定量评估取向电工钢片的机械应力提供了一种简单实用的方法。

刚挠结合板导电胶钢片贴合界面可靠性影响因素研究

导电胶钢片是在高温高压条件下将热固导电胶与不锈钢片压合在一起,作为软硬结合板电子元器件安装重要的支撑结构,导电胶钢片常作为电源接地层使用。因此,导电胶钢片与软硬结合板之间的接地电阻影响电子产品的电气性能,而贴合界面可靠性会直接影响到接地电阻的稳定。文章研究了软硬结合板导电胶钢片贴合界面可靠性影响因素,以及金面、铜面、油墨面等贴合载体,表面处理方式、贴钢片补强前处理方式与贴合界面可靠性的关系。

无取向电工钢片磁致伸缩特性测量与模拟

大型发电机的振动噪声来源之一是由于铁心的磁致伸缩效应。为了研究铁心磁致伸缩现象对电机振动噪声的影响,本文对单片晶粒无取向电工钢片的磁致伸缩特性进行了深入研究。基于高精密磁致伸缩测量设备完成了无取向电工钢片在轧制方向和垂直轧制方向上磁致伸缩回环的测量,提取了能够描述电工钢片磁致伸缩特性的单值曲线。基于线性压磁方程,建立了电工钢片磁致伸缩数学模型,其中模型参数由测量数据拟合得到。最后,将磁致伸缩模型间接耦合到磁场的有限元计算中,编制了相应的计算机程序。通过将简单算例的仿真结果与实验测量结果的对比,验证了上述磁致伸缩模型及有限元分析方法的有效性。

谐波磁场下硅钢片磁致伸缩特性分析

非线性负荷接入电网会导致变压器和电机铁心磁场含有谐波,谐波的存在加剧了铁心的振动噪声。鉴于目前谐波磁场对硅钢片磁致伸缩特性影响的基础研究还比较缺乏,本文利用一台精度为10nm/m的单片电工钢片磁致伸缩测量装置,通过控制励磁磁场中三次谐波的幅值和相位,测量了无取向电工钢片的磁致伸缩波形曲线,讨论了磁场谐波成分的增加对磁致伸缩四次和六次谐波的影响。在此基础上,通过A计权特性计算了谐波磁场下磁致伸缩引起的电工钢片噪声分贝值,给出了描述谐波磁场与磁致伸缩及其对应噪声分贝值关系的二维曲面。最后,提出采用磁弹性间接耦合方法仿真分析了一台永磁同步电机铁心的磁致伸缩形变及其对应的噪声分布。所得测量数据及仿真结果可为准确分析电机铁心磁致伸缩引起的振动噪声提供参考。

交变磁化下电工钢片的矢量磁致伸缩特性

随着超大容量电机和变压器铁心尺寸的增大,电工钢片磁致伸缩效应会加剧铁心的振动和噪声。为研究交变磁化下电工钢片的磁致伸缩特性,改进了传统单片电工钢片磁致伸缩特性测量装置,提出了＂三轴激光＂法测量电工钢片在0°~90°不同磁化方向下的矢量磁致伸缩特性。研究了磁致伸缩主应变与磁化方向及磁化强度之间的关系。提出描述电工钢片磁致伸缩主应变与磁通密度之间关系的矢量模型,建立了插值曲面,并与有限元计算结合分析了一台永磁同步电动机定子铁心磁致伸缩现象。研究表明,磁致伸缩主应变方向偏离磁化方向,该文所提出的测量和仿真方法可以有效地研究电机铁心的矢量磁致伸缩效应。

基于二维磁特性测量的电工钢片矢量磁滞模型

提出一种模拟电工钢片复杂磁特性的矢量磁滞模型。该模型考虑频率、磁化历史等因素对磁滞特性的影响,模型中磁滞系数与磁阻系数的确定是基于双激励二维磁特性测量实验获得的,在实验中通过对磁通密度变化轨迹的控制实现对磁场强度波形的测量。所提出的模型既避免了传统磁滞模型数学表达的复杂性,又提高了模拟的准确度,更适用于工程应用。通过与传统模型及实验测量结果的比较,证明了所提出的模型能更有效、更准确地模拟电工钢片的复杂磁特性。

电工钢片旋转损耗特性分析与损耗模型修正

高效、超高效电动机的设计关键是降低各项损耗。然而,无论是使用高质量的电工钢材料还是改进电机结构降低铁耗都离不开对电工钢材料复杂磁特性的准确把握。为深入研究实际工况下电工钢片损耗特性,利用先进的电工钢片旋转磁特性测量装置,研究了无取向电工钢片单位铁损特性及其与磁化方式、磁化轨迹的关系。从提高旋转损耗计算精度和工程实用性角度,提出了修正的椭圆损耗计算模型和修正的正交分解损耗模型,验证了修正模型对近乎实际工况下铁损计算的有效性。研究表明,修正的损耗计算模型降低了实施矢量磁滞模型与有限元耦合计算旋转铁耗的复杂程度,满足了工程精度要求。由于修正模型的系数充分拟合了旋转特性测量数据,所以降低了模型应用过程中对旋转磁特性测量装置的依赖,提高了模型的实用性。

径向热应力对离合器摩擦对偶钢片变形的影响

建立了径向热应力作用下摩擦对偶钢片各阶临界屈曲应力计算模型,应用临界屈曲应力计算模型定量分析了厚度、径向温差等参数对摩擦对偶钢片临界屈曲应力的影响,并通过离合器台架实验验证了模型的正确性。结果表明:径向温度梯度产生的径向热应力会导致摩擦对偶钢片屈曲变形;摩擦对偶钢片不同屈曲阶数对应的临界屈曲应力不同,低阶屈曲对应临界屈曲应力较小;不同边界约束条件对应的临界屈曲应力不同,外径简支边界条件对应临界屈曲应力较小,即相同厚度摩擦对偶钢片,外齿摩擦对偶钢片较内齿摩擦对偶钢片更容易发生屈曲;通过增加摩擦对偶钢片厚度可明显提高其抗屈曲变形的能力,内、外径简支条件下2mm厚的摩擦对偶钢片厚度同时增加1mm,抗屈曲变形能力可分别提高125.4%和125.9%。

丁基橡胶/丙烯酸酯橡胶共混物-钢片复合制件的粘接性能

制备了酚醛树脂硫化的丁基橡胶(IIR)/丙烯酸酯橡胶(ACM)共混物,并研究其与钢片的粘接性能。对剥离强度、断面形貌及表面能等的研究结果表明,引入ACM有效地改善了IIR与钢片的粘接性能,使其剥离强度提高2~3倍;并用ACM后,体系剥离强度的提高是物理黏着和化学黏着共同作用的结果;钢片-橡胶复合制件的破坏形式主要是橡胶部分的破坏及橡胶与胶黏剂之间的破坏。当IIR与ACM质量比为70/30时,试样剥离破坏形式表现为100%的橡胶本体破坏。增大界面作用力、适当降低共混硫化胶本体强度有利于提高体系的粘接性能。

计算电磁学中电工钢片磁特性模型研究的新进展

电工钢片具有复杂的非线性磁特性,是电工产品中应用最广泛的磁性材料.为了降低能耗、实现产品综合性能的优化设计,需要在电机、电器电磁场数值分析中实现对电工钢片磁特性的精确模拟.讨论了计算电磁学中电工钢片磁特性模型研究中的几个主要问题,包括磁性材料各种磁滞模型的基本思想、不同模型的优点和局限性、电工钢片磁特性测量方法的研究进展以及与磁特性模型相对应的电磁场分析方法的研究现状.

分段压裂封隔器叠层钢片膨胀筒的密封机理

叠层钢片膨胀筒的密封问题是水平井分段压裂封隔器的技术难点。根据该封隔器的前期研制经验,从零件结构和材质特性等方面分析了膨胀筒的密封机理。得出结论(1)将外胶筒硫化在叠层钢片上可以解决外胶筒与钢片的密封;(2)内胶筒与钢片的密封应通过内胶筒的塑性及其表面结构来实现;(3)采用渐开线钢片可以实现钢片与钢片的密封。