电磁感应辅助加热成形数值模拟方法及应用研究

发布时间：2021-02-13 21:42

　　铝合金、镁合金、钛合金等轻质材料因其密度小、强度高等优点被广泛应用于汽车、航空、航天、舰船、武器装备等领域,轻质材料及其构件的使用已成为重大装备轻量化的有效途径。金属热成形是一种高效、优质、低耗塑性加工技术,也是国际高性能轻质材料构件先进制造技术的发展方向。然而,铝合金等轻质材料导热系数高,其热成形过程中冷却速度过快。由于对温度敏感、可成形温度窗口窄,过快的冷却速度导致上述轻质材料构件热成形过程中变形抗力大、容易出现开裂等缺陷,这严重制约了轻质材料构件热成形技术的发展和应用。电磁感应辅助加热成形技术可以实现对构件在线实时加热,进而解决轻质材料构件热成形过程中冷却速度过快技术难题。然而,电磁感应辅助加热成形是一个电、磁、热、力多场耦合以及电磁参数、热参数、成形参数等多因素交互作用下的复杂制造过程,如何实现电、磁、热、力多场耦合数值模拟计算是电磁感应辅助加热成形技术迫切需要解决的关键技术难题。为此,本文提出开展电磁感应辅助加热成形数值模拟方法及应用研究,具体研究内容如下:（1）建立了电、磁、热、力多场双向实时耦合计算数学模型,提出了电、磁、热、力多场双向实时耦合计算方法。在上述基础上,使用... 

【文章来源】：武汉理工大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：95 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

六面体八节点单元几何结构

位于外空气场中模型 外空气场图 2-10 铝棒电磁感应加热三维模型S/Multiphysics 模块的电磁感应加热中，圆柱棒料表面低温度为 400.06 ℃，中心区域温度升高 ΔT =17.45 ℃，分别编号为 1，2 和 3，其温度时间曲线如图 2-11。1320.0 0.1 0.2 0.3 0.4400402404406408410412414416418温(℃)时时 (s)123表面3个位置点 (b)表面温度变化曲线图 2-11 Multiphysics 模块中坯料表面节点温度-时间曲线

确定总迭代步k，电磁感应加热迭代步k’设置坯料初始温度Ti，令循环变量i=1在ANSYS/Multiphysics中，以Ti为初始温度，对坯料进行电磁感应加热计算，得到电磁感应热场i在ANSYS/LS-DYNA中，加载电磁感应热场i，进行墩粗热力耦合计算，得到i=1时的温度Tii=k ?得到坯料的最终温度场更新模型参数i=i+1结束kT是否图 3-1 电磁感应辅助加热墩粗成形计算流程上模VV

【参考文献】：
期刊论文
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[4]激光辅助加热搅拌摩擦焊3维流场数值模拟[J]. 宋新华,修腾飞,金湘中,袁江,宋斌.  激光技术. 2016(03)
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[7]二辊轧机轧辊感应加热有限元分析[J]. 顾伊杰,王纪开,任津毅,李长生.  宽厚板. 2015(02)
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博士论文
[1]TA15钛合金径轴向环轧全过程变形与组织演变[D]. 朱帅.西北工业大学 2015
[2]环件虚拟轧制技术及过程优化研究[D]. 王泽武.华中科技大学 2007

硕士论文
[1]激光辅助加热变高度辊模成形有限元分析及辅助加热系统研究[D]. 檀亚运.北方工业大学 2016
[2]对有色金属感应加热的感应器的设计[D]. 张艳丽.郑州大学 2014
[3]电流辅助钛波纹管成形工艺优化[D]. 张乐陶.哈尔滨工业大学 2012
[4]基于感应加热的局部模腔温度场数值模拟与实验研究[D]. 王祖明.上海交通大学 2012
[5]基于电磁热力耦合控制焊接冷裂纹机理研究[D]. 李金柱.哈尔滨工业大学 2011
[6]平板移动感应加热磁—热耦合场数值模拟研究[D]. 程亦晗.天津大学 2005



本文编号：3032613