【摘要】：一帶一路計劃的提出,推動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,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,為保證鐵路運輸過程的效率和安全,必須具有足夠的韌性、強度和耐磨性能,其使用壽命的長短及質量的優(yōu)劣都直接影響最終服役效果。本文采用了具有高效節(jié)能的電磁感應加熱方式對鋼軌進行局部加熱,同時考慮到脈沖電流作用于高溫金屬可顯著細化金屬組織的特性,在對鋼軌電磁感應加熱的同時引入脈沖電流進行輔助處理,并將脈沖電流聚集在鋼軌磨損更為嚴重的上端面和兩個側面,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)應用ANSYS有限元軟件對鋼軌的感應加熱過程進行局部加熱數(shù)值模擬,詳細分析了電流密度、感應加熱頻率以及鋼軌與帽形線圈之間的空氣間隙這三個參數(shù)對鋼軌感應加熱的影響,并對感應加熱效果進行分析,對計算結果進行實驗驗證。(2)設計和制造加工了一種具有半包絡結構的帽形感應線圈,對鋼軌上端面和兩側面進行局部感應加熱,以期得到均勻的溫度場,達到鋼軌實際生產(chǎn)過程中的熱處理要求。(3)參考感應加熱和脈沖電流物理作用的特點,針對鋼軌感應加熱和脈沖電流輔助加載制定模擬計算方案,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,實現(xiàn)了在對鋼軌進行感應加熱的同時施加脈沖電流的數(shù)值計算,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)對鋼軌感應加熱過程電磁場的影響規(guī)律。
【學位授予單位】：燕山大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TG156;U213.4
【圖文】：

燕山大學工學碩士學位論文熱對鋼軌進行熱處理，不僅可以提高生產(chǎn)熱、組織、應力等多場耦合作用，過程復經(jīng)無法滿足現(xiàn)代熱加工行業(yè)快速高效的發(fā)模擬工件的實際感應加熱過程，不僅降低況。然而目前感應加熱較多應用于簡單結構仍采用全包絡式的加熱方式,，如圖 1-1 所無公開研究報道。

感應加熱是一個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行解過程提供理論基礎。介同一方向出現(xiàn)，強度呈周期性改變的電流或電壓脈脈沖電流也稱為“脈動直流電”[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間長度 t。脈沖周期沖之間的時間間隔 H。簡單的脈沖電路通過開關的產(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 鋼軌感應加熱裝置示意圖義：交變電流流經(jīng)導體時，由于電磁感應的作中的電流主要集中在導體的表面，而導體內(nèi)部。隨著感應頻率的增加，工件導體表面的集膚，工件內(nèi)感應電流的變化趨勢如圖 2-3 所示。

【參考文獻】

相關期刊論文 前3條

1 陸子川;姜風春;侯紅亮;劉郢;程玉潔;果春煥;;高能脈沖電流對金屬材料的作用機理[J];塑性工程學報;2015年04期

2 楊魏;;熱處理加熱爐溫度檢測控制分析[J];科技資訊;2015年16期

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

相關碩士學位論文 前2條

1 劉劍;連鑄直軋板坯感應加熱過程的有限元模擬[D];燕山大學;2016年

2 屈海端;重軌軌端淬火溫度場和組織場的數(shù)值模擬研究[D];武漢科技大學;2009年

本文編號：2795805