起重電磁鐵采用與磁場(chǎng)強(qiáng)度和溫度非線性相關(guān)的鐵磁性材料物理機(jī)能模型,利用有限元方法對(duì)鐵磁性圓棒料的感應(yīng)加熱過(guò)程進(jìn)行數(shù)值分析,研究了加熱過(guò)程中跟著溫度的升高和磁場(chǎng)強(qiáng)度的變化,電磁場(chǎng)和溫度場(chǎng)之間相互影響、相互作用的變化規(guī)律以及對(duì)材料機(jī)能參數(shù)的影響。
現(xiàn)有研究利用有限元軟件Flux對(duì)鐵磁性圓棒料的感應(yīng)加熱過(guò)程進(jìn)行了數(shù)值分析和研究,所采用的材料物理機(jī)能模型是以磁場(chǎng)強(qiáng)度和溫度為變量的非線性數(shù)學(xué)模型,考慮了加熱過(guò)程中磁場(chǎng)強(qiáng)度對(duì)磁導(dǎo)率的影響,研究了鐵磁性材料感應(yīng)加熱過(guò)程中電磁場(chǎng)、溫度場(chǎng)的變化規(guī)律以及對(duì)材料機(jī)能參數(shù)的影響。此外,搭建了感應(yīng)加熱實(shí)驗(yàn)和丈量系統(tǒng)平臺(tái),測(cè)得加熱實(shí)驗(yàn)過(guò)程中溫度和有功功率等參數(shù)的曲線,并與計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比分析。
在鐵磁性材料感應(yīng)加熱過(guò)程中,跟著溫度的升高,鐵磁性材料的磁導(dǎo)率、比熱容等物理機(jī)能參數(shù)是溫度的非線性函數(shù)。此外,鐵磁性材料的磁導(dǎo)率不僅是溫度的函數(shù),還依靠于磁場(chǎng)強(qiáng)度的變化。因此,在鐵磁性材料的感應(yīng)加熱過(guò)程中,電磁場(chǎng)和溫度場(chǎng)之間相互影響,是一個(gè)動(dòng)態(tài)的非線性的電磁—熱耦合題目。工程實(shí)踐表明,有限元法在解決多物理場(chǎng)耦合以及非線性題目上有其獨(dú)特的上風(fēng),海內(nèi)外大多數(shù)感應(yīng)加熱過(guò)程數(shù)值計(jì)算均采用了有限元法,相關(guān)文獻(xiàn)采用有限元方法對(duì)圓坯料、管材、板帶等工件的感應(yīng)加熱過(guò)程進(jìn)行了數(shù)值計(jì)算和模擬。但上述文獻(xiàn)的研究中,模擬計(jì)算時(shí)采用查表法來(lái)實(shí)現(xiàn)材料物理參數(shù)隨溫度的變化,而未考慮加熱過(guò)程中磁場(chǎng)強(qiáng)度對(duì)鐵磁性材料磁導(dǎo)率的影響。