模擬在特定頻率的電流激勵下線圈周圍的磁場變化并計算被加熱物體上的感應電流,從而進一步預測由于歐姆損耗導致的結構溫度變化芒粹,進一步耦合結構分析還可以預測結構上的應力分布兄纺、彈塑性變形、應變的變化等
工程師們都知道電磁兼容的定義和原理化漆,甚至是如何避免電磁兼容的各種法子大家都可以說是了如指掌估脆,但是電磁感應加熱是什么?在什么設計中會出現(xiàn)呢座云?如何去分析它疙赠?用什么分析?這些你知道嗎离春?不懂的就仔細的閱讀本文吧鼠废!
Marc在早期版本中已經(jīng)提供了電磁感應熱的分析功能。利用這一功能集圈,使用者可以模擬在特定頻率的電流激勵下線圈周圍的磁場變化并計算被加熱物體上的感應電流络蜘,從而進一步預測由于歐姆損耗導致的結構溫度變化,進一步耦合結構分析還可以預測結構上的應力分布恩奢、彈塑性變形与沪、應變的變化等。
與此同時,結合Marc先進的網(wǎng)格重劃分技術和接觸體設置可以模擬結構和線圈具有相對運動時的磁場變化以及感應電流的生成陨柴。然而瞄惑,由于分析不僅涉及結構和溫度場的計算,還包括電苞番、磁等多物理場的分析撕拇,因此需要完整的進行包括結構以及周圍空氣在內的模型的創(chuàng)建。那么垃散,當結構和線圈具有較大的相對運動時,針對空氣的網(wǎng)格進行重劃分就會顯著的增加分析的工作量甚至出現(xiàn)計算困難授嘀。因此在Marc最新版本中提供了最新的“雙重網(wǎng)格(dual mesh)”
電磁感應加熱分析功能物咳,利用這一功能,在實現(xiàn)原有的感應熱分析外蹄皱,還允許結構和周圍空氣分別采用獨立的網(wǎng)格览闰,在結構和空氣網(wǎng)格出現(xiàn)重疊區(qū)域時,Marc自動應用結構部分的材料特性進行此區(qū)域的感應電流巷折、溫度場压鉴、結構部分的計算。
這意味著使用者不再需要在結構運動時針對周邊空氣進行大范圍的網(wǎng)格重劃分計算锻拘,而是由程序根據(jù)結構的運動情況油吭,自動判定與空氣重疊的部位,并對此部位賦予結構的全部材料特性進行計算署拟。這一功能將大大的減少使用者進行感應熱分析的建模和計算工作量婉宰,尤其是對于復雜的模具結構進行感應加熱時,將大幅減少前處理工作中針對周邊空氣建模的工作量以及整體的分析時間推穷。
下面將以六組環(huán)形線圈對中心管狀結構在軸向相對移動過程中所對應的感應熱問題為例心包,介紹在Marc中的定義方法和分析流程,基于結構的形狀等特點酵抚,將結構簡化為二維軸對稱模型辛辱。采用Marc最新的“雙重網(wǎng)格(dual mesh)”電磁感應熱分析功能分別對線圈、管狀結構遣睦、周圍空氣進行建模和定義唱忠,分析結構運動過程中感應電流、溫度等的變化情況链坝。具體流程如下:
首先創(chuàng)建線圈亲敷、管狀結構、空氣的二維軸對稱模型饿婴,采用最新的“雙重網(wǎng)格(dual mesh)”電磁感應熱分析功能卒割,需要按照真實的結構形狀進行線圈和管狀結構部分的網(wǎng)格劃分,而空氣的網(wǎng)格可以獨立劃分腌馒,并且允許與結構部分存在重疊區(qū)域堂憔。由于趨膚效應存在寡花,材料感應電流深度(即所謂的“趨膚深度”)對于加熱過程是極為重要的因素。為了正確的捕捉感應電流奥猎,需要對結構部分網(wǎng)格或者結構將會移動到的區(qū)域的網(wǎng)格進行足夠的細化昼钻。通常情況下,單元邊長需要小于趨膚深度(skin depth)封寞。趨膚深度與激勵頻率(f)然评、磁導率(μ)、電導率(σ)相關狈究,具體定義如下:
分別針對空氣碗淌、線圈以及結構部分指定材料特性參數(shù),本例中的空氣和線圈不參與溫度場以及結構的計算抖锥,僅需要指定電亿眠、磁相關的材料參數(shù)。結構件參與溫度場和結構的計算磅废,因此需要指定全部電纳像、磁、熱拯勉、結構部分的材料參數(shù)竟趾。并且各個材料參數(shù)需要考慮隨溫度的變化,尤其是金屬部件隨溫度變化的磁導率輸入宫峦,這是由于當達到curie溫度時劣秦,結構的相對磁導率會有顯著的下降,這會影響生成的熱流巨陌。
模型中線圈周邊的空氣以及與管狀結構具有重疊部分區(qū)域的空氣為滿足計算精度要求蔼邓,需要采用相對較密的網(wǎng)格尺寸,外圍空氣可以采用漸疏的網(wǎng)格巡抛,并且范圍需要至少為結構部分范圍的5-10倍侨懈,以確保計算的準確性。這里將線圈追艘、各個區(qū)域的空氣以及管狀結構分別指定到不同的接觸體中凄系,這樣允許不同的接觸體交界處的網(wǎng)格是不協(xié)調的,方便進行網(wǎng)格的前處理娇符。另外量票,模型中的空氣不需要考慮變形即結構部分的計算,因此在接觸體類型中指定為“0 剛度”接觸體遂撮,而管狀結構指定為可變形體来讯,包含了6個線圈接觸體、內外三部分空氣接觸體以及管狀結構接觸體,共10個接觸體舶得。根據(jù)各個接觸體的位置指定接觸關系為touch掰烟,例如外圍空氣與內部上、下兩部分空氣間沐批、內部空氣與線圈間纫骑、內部上下空氣間。
假定結構的初始溫度為室溫20°九孩,管狀結構的軸線上指定軸向強迫運動以及徑向約束先馆。空氣邊緣需要指定固定電勢(0)躺彬、磁勢(0)邊界約束磨隘。在線圈上指定簡諧電流輸入,對于本例中的軸對稱模型可以指定為體積電流輸入顾患,對應線圈圓周方向連續(xù)的橫截面電流值。當然模型還可以進一步考慮結構與空氣間的對流換熱以及輻射等熱邊界條件个唧。
模型中考慮25秒加熱江解、停止加熱(保溫10秒)兩個階段,其中加熱階段電流激勵頻率為10000Hz徙歼,在Marc中針對兩個階段指定(dual mesh)magnetodynamic/thermal/structrual類型分析工況废筒,并在任務參數(shù)中指定輸出必要的結果信息,例如:磁感應分量(實捆牍、虛)棉挤、電流密度分量(實、虛)跃躯、溫度岳扒、電流、生熱等唯久。遞交Marc分析后可以得到加熱結束時結構的溫度分布云圖
來源:碧源達 http://www.biyuanda.com/xingyexinwen/18-340.html