高頻感應(yīng)熔涂溫度場及應(yīng)力場的數(shù)值模擬.pdf

1、感應(yīng)熔涂是指利用感應(yīng)加熱來使涂層熔化，從而可以高效快速地獲得大面積熔覆層，生產(chǎn)成本較低，且能達(dá)到相應(yīng)的各項(xiàng)要求，有著廣泛的應(yīng)用前景?；趯?duì)熔涂效果的控制，需要知道工件熔涂時(shí)溫度場及熔后應(yīng)力場的分布。然而，實(shí)際操作中很難精確測量熔涂時(shí)工件中溫度場在時(shí)間和空間上的分布，相應(yīng)熔涂后工件中應(yīng)力場的具體分布也很難測量。本文根據(jù)感應(yīng)熔涂的原理，運(yùn)用ANSYS軟件，研究并實(shí)現(xiàn)了工件在移動(dòng)感應(yīng)加熱中磁-熱耦合場的模擬計(jì)算，得出了溫度場的分布情況，然后把

2、溫度作為施加載荷，對(duì)熔涂后冷卻完畢的工件進(jìn)行應(yīng)力場的數(shù)值模擬計(jì)算，并得出了結(jié)果。論文的主要工作有：
　　首先，建立了工件在感應(yīng)加熱時(shí)耦合場的數(shù)學(xué)模型。從高效計(jì)算出發(fā)，引入磁矢量位法，簡化了渦流場的計(jì)算。建立了感應(yīng)加熱溫度場的數(shù)學(xué)模型，運(yùn)用伽遼金法對(duì)渦流場和溫度場的控制方程進(jìn)行了離散，得到了耦合場的計(jì)算模型。
　　其次，針對(duì)工件的移動(dòng)問題，工件上每一部位的任意時(shí)刻的溫度是它在前一位置（時(shí)刻）的溫度和當(dāng)前時(shí)間加熱及熱傳遞導(dǎo)致溫度

3、變化值的迭加。在利用ANSYS數(shù)值模擬熔涂溫度場時(shí)，選取多場求解器法作為模型的耦合方法，解決了材料特性隨溫度的非線性變化、感生電流相互影響、輻射、空氣對(duì)流以及電磁場的建立時(shí)間等問題。分四種工況對(duì)圓柱體形狀樣件進(jìn)行了數(shù)值模擬，探討了電流密度和頻率的選取對(duì)溫度場在時(shí)間和空間上分布的影響。
　　最后應(yīng)用ANSYS軟件對(duì)熔涂后應(yīng)力場進(jìn)行了數(shù)值模擬，結(jié)合工件特點(diǎn)，進(jìn)行熱-應(yīng)力瞬態(tài)耦合場的計(jì)算，熔涂后分空冷和石棉灰中緩冷兩種方式，對(duì)工件中應(yīng)力