感應(yīng)淬火數(shù)值模擬研究.pdf

1、熱處理作為保證制造業(yè)產(chǎn)品內(nèi)在質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)得到普遍的重視，而感應(yīng)淬火是一種被廣泛采用的熱處理方法，隨著對(duì)其工藝與精度要求的不斷提高，對(duì)感應(yīng)淬火進(jìn)行數(shù)值模擬就顯得更加重要，通過(guò)數(shù)值模擬不但能反映工件內(nèi)部電磁場(chǎng)，渦流場(chǎng)和溫度場(chǎng)的變化規(guī)律，而且對(duì)于減少試驗(yàn)成本，提供感應(yīng)器設(shè)計(jì)的指導(dǎo)原則和改進(jìn)工藝參數(shù)具有實(shí)際指導(dǎo)意義。 該文以電磁場(chǎng)和溫度場(chǎng)有限元分析為基礎(chǔ)，建立了軸對(duì)稱有限元分析模型，運(yùn)用通用有限元分析軟件ANSYS的耦合計(jì)算流程，對(duì)實(shí)

2、際的工件感應(yīng)淬火過(guò)程進(jìn)行仿真。仿真結(jié)果與實(shí)驗(yàn)曲線相吻合，說(shuō)明仿真模型的有效性。 首先，根據(jù)感應(yīng)淬火過(guò)程中包含多種介質(zhì)(工件、感應(yīng)線圈、空氣)和多種場(chǎng)(電磁場(chǎng)、溫度場(chǎng))的特點(diǎn)，比較各種數(shù)值模擬方法的優(yōu)劣，選擇有限元方法對(duì)感應(yīng)淬火加熱過(guò)程進(jìn)行模擬。在建立數(shù)學(xué)模型的過(guò)程中，將電磁場(chǎng)和溫度場(chǎng)分開建模，充分考慮分析對(duì)象軸對(duì)稱的特點(diǎn)，將模型進(jìn)行簡(jiǎn)化，以減少計(jì)算量。在電磁場(chǎng)建模過(guò)程中，重點(diǎn)考慮了勢(shì)函數(shù)的選擇問(wèn)題；在溫度場(chǎng)建模過(guò)程中，主要分析了

3、各種熱傳遞方式對(duì)于暫態(tài)熱分析的影響。在對(duì)有限元法形成的代數(shù)方程組的解算方法選擇中，采用了預(yù)處理共軛梯度法，在很大程度上減少了計(jì)算量，降低對(duì)計(jì)算機(jī)內(nèi)存的要求。 其次，利用有限元分析軟件ANSYS，對(duì)諧性電磁場(chǎng)和瞬態(tài)溫度場(chǎng)進(jìn)行耦合計(jì)算。結(jié)合試驗(yàn)數(shù)據(jù)，對(duì)于軸對(duì)稱工件和槽口類零件感應(yīng)淬火過(guò)程進(jìn)行了仿真試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果與理論分析和實(shí)際測(cè)量結(jié)果基本一致。 最后，以VisualC++6.0為平臺(tái)，將ANSYS軟件進(jìn)行后臺(tái)封裝，通過(guò)參數(shù)輸