【摘要】：一帶一路計(jì)劃的提出,推動(dòng)中國與世界各國交流,中國的高速鐵路發(fā)展迅速。對于跨國乃至跨洲鐵路的建設(shè),由于環(huán)境、地貌、溫度和濕度等有著極大差異,鐵軌需要承受多載荷作用,容易引發(fā)損壞,這使得對鐵軌綜合性能的需求將會(huì)越來越高。鐵路軌道作為鐵路交通的必備條件,為保證鐵路運(yùn)輸過程的效率和安全,必須具有足夠的韌性、強(qiáng)度和耐磨性能,其使用壽命的長短及質(zhì)量的優(yōu)劣都直接影響最終服役效果。本文采用了具有高效節(jié)能的電磁感應(yīng)加熱方式對鋼軌進(jìn)行局部加熱,同時(shí)考慮到脈沖電流作用于高溫金屬可顯著細(xì)化金屬組織的特性,在對鋼軌電磁感應(yīng)加熱的同時(shí)引入脈沖電流進(jìn)行輔助處理,并將脈沖電流聚集在鋼軌磨損更為嚴(yán)重的上端面和兩個(gè)側(cè)面,以改善鋼軌局部區(qū)域的組織性能。本文的主要研究內(nèi)容包括:(1)應(yīng)用ANSYS有限元軟件對鋼軌的感應(yīng)加熱過程進(jìn)行局部加熱數(shù)值模擬,詳細(xì)分析了電流密度、感應(yīng)加熱頻率以及鋼軌與帽形線圈之間的空氣間隙這三個(gè)參數(shù)對鋼軌感應(yīng)加熱的影響,并對感應(yīng)加熱效果進(jìn)行分析,對計(jì)算結(jié)果進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。(2)設(shè)計(jì)和制造加工了一種具有半包絡(luò)結(jié)構(gòu)的帽形感應(yīng)線圈,對鋼軌上端面和兩側(cè)面進(jìn)行局部感應(yīng)加熱,以期得到均勻的溫度場,達(dá)到鋼軌實(shí)際生產(chǎn)過程中的熱處理要求。(3)參考感應(yīng)加熱和脈沖電流物理作用的特點(diǎn),針對鋼軌感應(yīng)加熱和脈沖電流輔助加載制定模擬計(jì)算方案,建立脈沖電流輔助鋼軌電磁加熱過程的多場耦合有限元模型,實(shí)現(xiàn)了在對鋼軌進(jìn)行感應(yīng)加熱的同時(shí)施加脈沖電流的數(shù)值計(jì)算,得到了不同參數(shù)下施加脈沖電流后鋼軌的溫度場、電磁場并進(jìn)行了對比分析,并獲得了電流在鋼軌軌頭的分布規(guī)律。(4)對比分析鋼軌感應(yīng)加熱過程中施加脈沖電流前后鋼軌軌頭的溫度均勻性,研究脈沖電流對鋼軌溫度均勻性的改善,分析了不同脈沖電流參數(shù)(脈沖寬度、脈沖頻率和脈沖電壓)對鋼軌感應(yīng)加熱過程電磁場的影響規(guī)律。
【學(xué)位授予單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TG156;U213.4
【圖文】：

燕山大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文熱對鋼軌進(jìn)行熱處理，不僅可以提高生產(chǎn)熱、組織、應(yīng)力等多場耦合作用，過程復(fù)經(jīng)無法滿足現(xiàn)代熱加工行業(yè)快速高效的發(fā)模擬工件的實(shí)際感應(yīng)加熱過程，不僅降低況。然而目前感應(yīng)加熱較多應(yīng)用于簡單結(jié)構(gòu)仍采用全包絡(luò)式的加熱方式,，如圖 1-1 所無公開研究報(bào)道。

感應(yīng)加熱是一個(gè)多物理場耦合的過程，該過程涉及用和影響。本章對此過程所涉及到的基本理論進(jìn)行解過程提供理論基礎(chǔ)。介同一方向出現(xiàn)，強(qiáng)度呈周期性改變的電流或電壓脈脈沖電流也稱為“脈動(dòng)直流電”[41]。脈沖電流中的三期和脈沖寬度。脈沖電壓是脈沖從起始值到峰值之。脈沖寬度是脈沖電流通電的時(shí)間長度 t。脈沖周期沖之間的時(shí)間間隔 H。簡單的脈沖電路通過開關(guān)的產(chǎn)生脈沖電流或脈沖電壓。常見的脈沖電流波形有題中，所采用的脈沖為方波，其示意圖如圖 2-1 所

圖 2-2 鋼軌感應(yīng)加熱裝置示意圖義：交變電流流經(jīng)導(dǎo)體時(shí)，由于電磁感應(yīng)的作中的電流主要集中在導(dǎo)體的表面，而導(dǎo)體內(nèi)部。隨著感應(yīng)頻率的增加，工件導(dǎo)體表面的集膚，工件內(nèi)感應(yīng)電流的變化趨勢如圖 2-3 所示。

【參考文獻(xiàn)】

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3 沈慶通;;感應(yīng)加熱技術(shù)的發(fā)展與思考[J];熱處理;2010年05期

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本文編號：2795805