本文關(guān)鍵詞：船用柴油機半組合式曲軸紅套工藝的研究與設(shè)計

  更多相關(guān)文章： 曲軸 紅套 ANSYS 有限元分析 數(shù)值模擬 二次開發(fā)

【摘要】：隨著我國經(jīng)濟快速的發(fā)展和世界各國船市的變化,從20世紀90年代起世界船業(yè)制造中心已經(jīng)出現(xiàn)了向中國地區(qū)轉(zhuǎn)移的一種趨勢。而半組合式曲軸作為柴油發(fā)動機核心的部件之一,其質(zhì)量的高低對整個船用柴油發(fā)動機的壽命非常的重要。所以展開對船用柴油機的半組合式曲軸紅套的相關(guān)工藝研究具有很重要的意義。本文將采用效率高、易控、污染少的中頻感應(yīng)加熱器來加熱曲軸,基于有限元方法建立電磁場和溫度場的方程,利用ANSYS軟件對曲軸紅套的感應(yīng)加熱過程進行分析。1.深入研究了感應(yīng)加熱的原理,尤其是透入深度問題和渦流的集膚效應(yīng);感應(yīng)加熱數(shù)值模擬知識和有限元方法;溫度場相關(guān)理論和電磁場基本定律。2.分析了ANSYS軟件多場耦合分析的類型,確定了曲軸紅套過程中多場耦合過程的分析方法:電磁-熱場耦合分析的物理環(huán)境法、熱-結(jié)構(gòu)場耦合分析的間接法。3.利用ANSYS有限元軟件模擬仿真了用感應(yīng)加熱器加熱半組合柴油機曲軸的過程。特別是對耦合仿真過程中幾個關(guān)鍵問題進行了處理,如采用了查表的方法解決了材料的物理參數(shù)隨溫度的改變而改變的問題;采用物理環(huán)境的方法實現(xiàn)了溫度場、電磁場兩個場循環(huán)耦合的問題。4.利用APDL編寫出了一套基于ANSYS軟件的曲軸紅套的加熱過程的命令流,對ANSYS 10.0進行了二次的開發(fā),從而可以高效率的分析出不同的頻率和電流密度等參數(shù)對曲臂溫度的影響,為紅套工藝的制定提供了參考依據(jù)。利用仿真軟件ANSYS對曲軸紅套感應(yīng)加熱過程進行了模擬仿真,并通過實驗證明了仿真方法的正確性。同時,通過APDL對ANSYS 10.0進行了二次開發(fā),仿真了不同加熱參數(shù)對曲臂溫度的影響,確定了一組合理的曲軸紅套加熱參數(shù)。
【關(guān)鍵詞】：曲軸 紅套 ANSYS 有限元分析 數(shù)值模擬 二次開發(fā)
【學(xué)位授予單位】：青島理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：U664.121
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-12
• 第1章 緒論12-21
• 1.1 選題的背景和意義12-15
• 1.2 感應(yīng)加熱技術(shù)的發(fā)展與優(yōu)點15-17
• 1.3 感應(yīng)加熱數(shù)值模擬國內(nèi)外研究現(xiàn)狀17-18
• 1.4 主要研究內(nèi)容和章節(jié)安排18-20
• 1.5 本章小結(jié)20-21
• 第2章 感應(yīng)加熱基本理論和數(shù)學(xué)模型21-36
• 2.1 感應(yīng)加熱基本理論21-24
• 2.1.1 感應(yīng)加熱的原理21-22
• 2.1.2 集膚效應(yīng)22-23
• 2.1.3 透入深度23-24
• 2.2 電磁場的有限元數(shù)學(xué)模型24-30
• 2.2.1 電磁場基本方程24-25
• 2.2.2 Maxwell方程組的微分形式25-27
• 2.2.3 電磁場中常見的邊界條件27
• 2.2.4 基于磁矢量位的感應(yīng)加熱渦流場方程27-30
• 2.3 溫度場的有限元數(shù)學(xué)模型30-35
• 2.3.1 溫度場基本理論31-32
• 2.3.2 感應(yīng)加熱溫度場有限元方程32-35
• 2.4 本章小結(jié)35-36
• 第3章 曲軸紅套的數(shù)值模擬及其關(guān)鍵技術(shù)問題處理36-43
• 3.1 數(shù)值計算法36-38
• 3.2 有限元法38
• 3.3 曲軸紅套數(shù)值模擬關(guān)鍵問題處理38-42
• 3.3.1 曲軸材料物理參數(shù)的溫度依賴性38-39
• 3.3.2 線圈與曲臂感生電流的相互影響39-40
• 3.3.3 空氣對流與輻射對曲軸紅套的影響40-41
• 3.3.4 電磁場與溫度場的相互耦合41-42
• 3.4 本章小結(jié)42-43
• 第4章 基于ANSYS的曲軸紅套中多場耦合實現(xiàn)方法43-56
• 4.1 ANSYS軟件介紹43-46
• 4.2 ANSYS軟件在工程中的應(yīng)用46-48
• 4.3 曲臂感應(yīng)加熱中耦合場分析的實現(xiàn)方法48-51
• 4.3.1 耦合分析類型48-50
• 4.3.2 曲臂感應(yīng)加熱中的電磁-熱場耦合50-51
• 4.3.3 曲臂感應(yīng)加熱中的熱-結(jié)構(gòu)場耦合51
• 4.4 ANSYS磁-熱耦合仿真實例51-55
• 4.5 本章小結(jié)55-56
• 第5章 曲軸感應(yīng)加熱數(shù)值仿真分析56-82
• 5.1 曲軸感應(yīng)加熱數(shù)值仿真模型的建立56-63
• 5.1.1 實體模型的建立56-58
• 5.1.2 有限元模型的建立58-63
• 5.2 仿真結(jié)果63-64
• 5.3 實驗驗證64-70
• 5.4 ANSYS的二次開發(fā)及應(yīng)用70-81
• 5.4.1 曲軸感應(yīng)加熱過程的ANSYS二次開發(fā)70-76
• 5.4.2 紅套參數(shù)變化對模擬結(jié)果的影響76-81
• 5.5 本章小結(jié)81-82
• 總結(jié)與展望82-84
• 參考文獻84-87
• 附錄 187-92
• 附錄 292-93
• 附錄 393-96
• 附錄 496-100
• 附錄 5100-101
• 附錄 6101-104
• 攻讀碩士期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文104-105
• 致謝105

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