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，且能達到相應(yīng)的各項要求，有著廣泛的應(yīng)用前景?；趯θ弁啃Ч目刂?，需要知道工件熔涂時溫度場及熔后應(yīng)力場的分布。然而，實際操作中很難精確測量熔涂時工件中溫度場在時間和空間上的分布，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，運用ANSYS軟件，研究并實現(xiàn)了工件在移動感應(yīng)加熱中磁-熱耦合場的模擬計算，得出了溫度場的分布情況，然后把

2、溫度作為施加載荷，對熔涂后冷卻完畢的工件進行應(yīng)力場的數(shù)值模擬計算，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)加熱時耦合場的數(shù)學(xué)模型。從高效計算出發(fā)，引入磁矢量位法，簡化了渦流場的計算。建立了感應(yīng)加熱溫度場的數(shù)學(xué)模型，運用伽遼金法對渦流場和溫度場的控制方程進行了離散，得到了耦合場的計算模型。
　　其次，針對工件的移動問題，工件上每一部位的任意時刻的溫度是它在前一位置（時刻）的溫度和當前時間加熱及熱傳遞導(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，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、空氣對流以及電磁場的建立時間等問題。分四種工況對圓柱體形狀樣件進行了數(shù)值模擬，探討了電流密度和頻率的選取對溫度場在時間和空間上分布的影響。
　　最后應(yīng)用ANSYS軟件對熔涂后應(yīng)力場進行了數(shù)值模擬，結(jié)合工件特點，進行熱-應(yīng)力瞬態(tài)耦合場的計算，熔涂后分空冷和石棉灰中緩冷兩種方式，對工件中應(yīng)力