线性间隙单元在工程中的应用

针对非线性的接触问题,使用MSCNastran的线性间隙单元给出合理的求解方案,并应用于工程设计的实践中,通过对有限元模型分析的结果,为结构优化和强度分析提供重要依据.

动磁式线性压缩机的有限元分析

利用有限元模型对线性压缩机领域所使用的一种动磁式直线电机进行了分析,建立了电机等效磁路模型并推导出了推力表达公式,分析了电机参数对于电机性能的影响,并在此基础上研究了气隙磁场的特点,分析了永磁体长度对于电机行程的影响。该分析结果为电机的进一步优化设计奠定了基础。

基于有限元方法的悬浮牵引兼用直线感应电机的动态性能分析

利用有限元方法建立了直线感应电机的二维瞬态电磁场模型,计算了直线感应电机启动时的动态性能,计算结果表明直线感应电机推力和法向力存在一定的振动,利用后处理方法计算了不同时刻直线感应电机气隙磁密的分布,通过张量法分析了法向力存在振动的原因。

永磁直线同步电机解析分析及有限元验证

针对永磁直线同步电动机具有边端效应、气隙不均匀、气隙磁场分布复杂、永久磁极几何尺寸难以确定的问题,给出了单段永磁直线同步电动机气隙磁场的二维解析分析,讨论了电机的各主要尺寸参数对气隙磁场和性能的影响,提出了永久磁极的设计原则和计算公式,分析了考虑饱和影响、计及边端效应时分段式永磁直线同步电动机的非线性、不对称、变化的自感和互感参数的解析计算方法,得到了定子绕组自感和互感系数随动子位置不同时的变化曲线。有限元数值计算结果表明,导出的分段式永磁直线同步电动机永久磁极的设计计算公式以及电机变电感参数解析计算公式是适用的。

关于空区、条带和前震的地震波识别指标的探讨

研究了华东、华南地区1970年以来4次6级左右地震前后地震波某些参数的变化特征。定义了单发前震。讨论了模拟记录的数字化、震源与介质模型的简化、理论量板的制作、震级和震源的测定及其传递环节等的误差估计。给出了空区、条带、前震的某些地震波判别指标。

两自由度直驱感应电机静态耦合效应分析

针对一种新型两自由度直驱感应电机存在的静态耦合效应,采用3D有限元法分析直线定子供电、气隙厚度、铜层厚度等对静态耦合效应的影响。建立3D有限元耦合模型,分析静态耦合效应在旋转定子中产生的感应电流及在动子上产生的感应转矩,结果表明:恒压频比条件下,静态耦合效应随着直线定子电源频率增加而增强;随着气隙厚度的增大而增强,随着铜层厚度的增大而减弱,对两自由度直驱感应电机的优化设计及进一步研究具有一定的参考价值。

独立舱式沥青船强度直接计算中线性间隙单元的应用

针对独立液货舱式沥青船结构强度直接计算中支撑垫块与限位装置均不能承受拉力的问题,采用杆单元迭代计算与线性间隙单元2种方法模拟其间力的传递方式,对比2种方法的支撑垫块受力分布与结构应力结果,证明采用线性间隙单元方法的可行性。考虑限位装置处独立液货舱与主船体之间的实际间隙,对船体结构进行直接计算分析,结果表明,采用线性间隙单元所得的支撑垫块受力结果与杆单元迭代计算结果相当,由于不需要手工迭代,该方法在此类船舶船体结构强度直接计算中有显著优势。

平板式永磁直线电动机二维空载气隙磁密解析分析及仿真

准确计算永磁磁极产生的气隙磁场分布情况对永磁电机初期设计计算及后期优化设计非常重要。在不考虑边端效应及忽略铁心饱和的前提下,推导了基于等效面电流模型的平板式永磁直线电动机空载气隙磁场的解析表达式,并得到了该种电机气隙磁场的分布情况。计算结果与二维有限元仿真进行对比,结果表明用该方法计算结果的波形及幅值与有限元的计算结果能够很好吻合,证明了该方法是正确的、可靠的,为采用平板式永磁直线电动机优化设计和性能分析提供了基本分析手段。

次级对直线感应电动机性能的影响

为了研究直线感应电动机次级材料和厚度对电机性能和气隙磁密的影响,采用有限元方法,建立了电机的电磁场计算模型,研究电机的起动及运行过程。在数值计算的基础上得到电机的磁场分布,对气隙磁密进行谐波分析,得到了随着次级板厚度减小,气隙磁场增强,谐波含量较小的变化规律,并在电磁气隙不变的情况下,分析次级厚度及材料变化时对电机推力的影响,即随着次级板厚度及次级电导率减小,电机起动推力减小。实验结果验证了该电机计算模型的正确性。

基于线性间隙单元的民机舱门破损安全分析

现代民用飞机的登机门、应急门等舱门多采用半堵塞式方案,这类舱门的部分结构,如导向轴、止动块等,大于门框的净开口尺寸。在承受正压载荷时,舱门止动块和门框止动块接触,同时导向轴和导向槽需要保持足够的间隙以保证增压载荷全部通过止动块传递至机身。在破损安全工况中,当某一止动块破损时,舱门变形可能导致导向轴和导向槽接触从而将一部分载荷传递至机身,显然这取决于二者之间的间隙大小。传统的破损安全分析中多忽略导向轴和导向槽之间的间隙,认为止动块破损后相邻的导向轴一定会承担一部分增压载荷。以某型飞机的半堵塞式登机门为研究对象,使用MSC/NASTRAN的线性间隙单元模拟导向轴和导向槽的初始间隙,对破损安全工况下登机门的受力情况进行分析,结合未考虑初始间隙的分析结果进行讨论,对比结果说明了线性间隙单元在民用飞机破损安全工况分析中的作用,进一步揭示了设计间隙对于载荷分配的影响规律,从强度角度给出舱门关键传力部件的设计依据。

圆筒型直线磁齿轮性能分析

圆筒型直线磁齿轮依靠磁场作用传递推力,其输入与输出之间具有非接触的特点。直线磁齿轮较机械齿轮具有独特优势,如高力密度、高效率、低噪音、固有的过负荷保护、免维护等,使得它在电动汽车驱动、风力发电、海浪发电等领域广受关注。为获得圆筒型直线磁齿轮的特性及性能参数,本文利用有限元分析方法建立其瞬态分析模型:首先定义了直线磁齿轮的三种运动形式,分析了磁齿轮内、外两层气隙磁场,并对其推力特性进行研究;其次,对调磁环铁心片长度和径向厚度、永磁体厚度、气隙长度、电枢铁心厚度进行研究,以获得最大推力为目标,分析结构参数对直线磁齿轮推力传输能力的影响,得到直线磁齿轮的优化尺寸。最后在优化参数下进行模拟分析,结果表明优化后确实提高了直线磁齿轮的推力和力密度。

直线开关磁阻电机气隙磁导的算法研究

依据磁场分割的原则与方法,将磁路的气隙磁场分割为几个不同形状的柱形磁通管,利用该分割法设计了一种精度较高的最大气隙磁导和最小气隙磁导的解析计算方法,并完成了直线开关磁阻电机的电磁设计。然后采用有限元法计算得到的一相推力,验证了该设计方法的可行性。

直线感应电动机气隙大小对其起动性能的影响

以一台起动推力为225N的直线感应电动机为例进行分析,将整个电机模型作为求解域,采用有限元方法对电机的起动过程进行了仿真计算,并对电机起动过程进行了实验,实验结果验证了仿真计算的正确性,在磁场数值计算的基础上分析了气隙大小变化对电机性能的影响。

新IGC规范下的Type C型LNG/LPG运输船鞍座数值模拟研究

本文根据《国际散装运输液化气体船舶构造与设备(IGC)规范》中加速度计算公式的更新,对液化气LNG/LPG运输船支持鞍座考虑非线性接触模拟。采用某C型液化天然气运输船的相关数据,使用MSC.Patran/Nastran建立有限元模型,考虑运输船在静满载和动垂荡的状态下耦合液货的运动,对全船加载。分别将"临时杆单元"法和线性间隙单元法应用于工程实践中,通过对有限元结果计算精度与效率的分析,验证线性间隙单元方法的合理性和可靠性。为结构优化和强度分析提供重要依据和分析工具。

圆筒形直线感应电动机性能的计算与分析

以一台起动推力为275 N的三相圆筒形直线感应电动机为例,以整个电机作为求解域,采用有限元法对电机内部电磁分布进行仿真,并且对它的起动过程进行分析。通过实验反复验证,有限元法在分析圆筒形直线感应电动机时是非常准确的。利用所得的方法,对采用不同气隙大小和次级铜层厚度的圆筒形直线感应电动机的起动性能进行计算分析,分别得出气隙大小和铜层厚度与起动推力之间的变化规律。所得到的计算方法和规律对电机的设计与制造有一定的帮助。

弧形直线感应电机不均匀气隙磁场定量分析

弧形直线感应电机可用作实现竖直转子无轴承电机,但次级转子偏心所导致的气隙不均匀对气隙磁场有显著影响。针对此问题,在推导气隙宽度数学表达式基础上,首先提出一种针对弧形直线电机不均匀气隙时的气隙磁场解析计算方法。接下来将此方法与有限元计算结果进行比较。结果表明,这种解析计算方法相比采用均匀气隙的计算方法能够大大提升气隙磁场的计算准确度。针对大气隙时计算精确度下降的问题,提出一种修正方法,进一步提升了计算结果的精确性。最后,将解析方法与瞬态场有限元结果进行了对比。对比结果表明,考虑了气隙不均匀的磁密解析计算公式能够将不同情况下的磁密计算误差减小50%~90%。这种解析方法为通过弧形直线感应电机的解耦控制实现无轴承电机的结构奠定了基础。

直线移相变压器应用性能优化设计

直线移相变压器具有结构简单、可实现任意角度移相等技术优点,在多重叠加逆变系统中有着广泛的应用。然而,直线移相变压器在边端易形成端部效应,可影响变压器本身的工作性能。首先,文中基于磁路相似化原理,将直线电机与旋转电机的铁芯磁路进行相似化分析;其次,通过改变有效气隙长度,分析输出电流谐波含量和系统效率;最后,通过在边齿部分添加隔磁材料,分析其对变压器端部漏磁通的影响。仿真结果表明,合理选取有效气隙长度、在边齿部分添加隔磁材料可有效削弱边端效应的影响,提高直线移相变压器的应用性能。

直线电机不均匀气隙磁场解析计算方法

直线感应电机运行时,其初级和次级之间可能因不平行而形成不均匀气隙,从而造成电机磁场分布变化。对于这种不均匀气隙的电机磁场分布的计算,沿用传统的基于均匀气隙的公式则会使误差增大。为解决此问题,首先基于电磁场理论,提出了一种不均匀气隙直线感应电机磁场的解析计算公式;其次根据直线电机特性对解析公式进行修正;最后将解析公式计算结果与有限元方法计算得到的气隙磁场分布结果进行了对比。对比结果表明,这种考虑了气隙不均匀的解析磁场计算方法相比不考虑气隙不均匀的计算,其平均误差减小50%以上,为直线感应电机的设计和控制效果的提升提供了一种有益的参考。

连杆接触单元非线性模型及其工程应用

在连杆接触单元非线性模型的基础上，增加了有初始间隙的摩擦接触问题的闭合本构关系，算例及工程应用表明，本模型理论正确，计算结果合理且精度较高，并易于实施。

基于有限元方法的圆筒直线感应电机变化气隙场瞬态特性分析

本文将电机的三维场问题转化为二维场问题,运用有限元法对圆筒直线感应电动机的二维电磁场进行了数值计算。在此理论分析的基础上,采用电磁场分析的专用软件Ansoft Maxwell 2D对样机的瞬态特性进行仿真分析,得到电机运行过程中某一时刻的磁感应强度分布、磁力线、电流密度及气隙磁密等曲线;并在加额定电压条件下,研究了不同气隙下电机磁场及力特性的变化,将分析结果用来指导直线感应电机的理论研究以及本体和其控制系统的设计。