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，隨著對其工藝與精度要求的不斷提高，對感應(yīng)淬火進行數(shù)值模擬就顯得更加重要，通過數(shù)值模擬不但能反映工件內(nèi)部電磁場，渦流場和溫度場的變化規(guī)律，而且對于減少試驗成本，提供感應(yīng)器設(shè)計的指導(dǎo)原則和改進工藝參數(shù)具有實際指導(dǎo)意義。 該文以電磁場和溫度場有限元分析為基礎(chǔ)，建立了軸對稱有限元分析模型，運用通用有限元分析軟件ANSYS的耦合計算流程，對實

2、際的工件感應(yīng)淬火過程進行仿真。仿真結(jié)果與實驗曲線相吻合，說明仿真模型的有效性。 首先，根據(jù)感應(yīng)淬火過程中包含多種介質(zhì)(工件、感應(yīng)線圈、空氣)和多種場(電磁場、溫度場)的特點，比較各種數(shù)值模擬方法的優(yōu)劣，選擇有限元方法對感應(yīng)淬火加熱過程進行模擬。在建立數(shù)學(xué)模型的過程中，將電磁場和溫度場分開建模，充分考慮分析對象軸對稱的特點，將模型進行簡化，以減少計算量。在電磁場建模過程中，重點考慮了勢函數(shù)的選擇問題；在溫度場建模過程中，主要分析了

3、各種熱傳遞方式對于暫態(tài)熱分析的影響。在對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算量，降低對計算機內(nèi)存的要求。 其次，利用有限元分析軟件ANSYS，對諧性電磁場和瞬態(tài)溫度場進行耦合計算。結(jié)合試驗數(shù)據(jù)，對于軸對稱工件和槽口類零件感應(yīng)淬火過程進行了仿真試驗，試驗結(jié)果與理論分析和實際測量結(jié)果基本一致。 最后，以VisualC++6.0為平臺，將ANSYS軟件進行后臺封裝，通過參數(shù)輸