本文關(guān)鍵詞：面向水輪機(jī)調(diào)速的Terfenol-D復(fù)合懸臂梁式片閥研究

  更多相關(guān)文章： 水輪機(jī) 調(diào)速器 伺服閥 超磁致伸縮材料 有限元 非線性耦合

【摘要】：水輪機(jī)調(diào)速器是水電站系統(tǒng)中的核心硬件，其性能直接影響著發(fā)電量的品質(zhì)，而閥又是水輪機(jī)調(diào)速器中的重要組成部分，國(guó)內(nèi)外已采用及改進(jìn)多種算法提升了水輪機(jī)調(diào)速器的調(diào)節(jié)精度，研制高精度控制伺服閥體是進(jìn)一步對(duì)其精度的整體提升的基石，結(jié)合目前國(guó)內(nèi)外研制精密器件的話題，本文采用了超磁致伸縮材料研發(fā)了一種精密閥片。超磁致伸縮材料具備應(yīng)變大、精度高、響應(yīng)速度快及可靠性高的性能優(yōu)勢(shì)，目前已普遍應(yīng)用于傳輸與控制精密流體，精密數(shù)控機(jī)床加工等應(yīng)用領(lǐng)域。超磁致伸縮材料的磁滯非線性及復(fù)雜的本構(gòu)關(guān)系添加了其應(yīng)用的難度，多物理場(chǎng)的耦合致使了對(duì)其理論研究的困難加大，目前常用的商業(yè)有限元軟件ANSYS，COMSOLMultipysics等也僅針對(duì)壓電材料電-機(jī)耦合，未涉及超磁致伸縮材料。 論文以精密閥片技術(shù)為背景，簡(jiǎn)述水電站發(fā)電品質(zhì)的基本知識(shí)、閥的種類、超磁致伸縮材料的性能原理及其國(guó)內(nèi)外將該材料應(yīng)用于閥的研究狀況，接著利用Terfenol-D材料對(duì)閥片及驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，確定了各部分的材料與尺寸，論文使用了Jiles-Atherton材料模型對(duì)超磁致伸縮材料磁滯非線性特性進(jìn)行了描述，結(jié)合COMSOL Multipysics仿真軟件對(duì)閥片的磁-機(jī)非線性耦合模型進(jìn)行了求解進(jìn)而獲得了閥片的應(yīng)力分布及總位移量，，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示非線性耦合仿真值與實(shí)測(cè)值具有一定的偏差，較合理，并對(duì)閥片模型進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，搭建實(shí)驗(yàn)平臺(tái)對(duì)優(yōu)化后的閥片加工樣機(jī)進(jìn)行了測(cè)試實(shí)驗(yàn)，最后利用論文設(shè)計(jì)的閥片提出了兩種流量控制閥及一種雙噴嘴伺服閥的結(jié)構(gòu)原理圖。
【關(guān)鍵詞】：水輪機(jī) 調(diào)速器 伺服閥 超磁致伸縮材料 有限元 非線性耦合
【學(xué)位授予單位】：南昌工程學(xué)院
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TK730.41
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 第1章 緒論7-18
• 1.1 本文研究背景7-12
• 1.1.1 水輪機(jī)調(diào)節(jié)概述7-8
• 1.1.2 液壓閥簡(jiǎn)介8-10
• 1.1.3 傳統(tǒng)電液伺服閥10
• 1.1.4 新型電液伺服閥10-12
• 1.2 超磁致伸縮材料及其應(yīng)用12-15
• 1.2.1 超磁致伸縮機(jī)理12-13
• 1.2.2 超磁致伸縮材料及其性能13-14
• 1.2.3 超磁致伸縮材料的應(yīng)用14-15
• 1.3 國(guó)內(nèi)外超磁致伸縮閥研究概況15-17
• 1.4 論文研究的意義及內(nèi)容17-18
• 第2章 閥片結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)18-30
• 2.1 閥片的工作機(jī)理18-19
• 2.2 閥片結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)19-24
• 2.2.1 Terfenol-D 薄片的選取19-20
• 2.2.2 閥片基底材料的選取及工藝處理20-22
• 2.2.3 驅(qū)動(dòng)閥片的制作22-24
• 2.3 驅(qū)動(dòng)電磁線圈結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)24-27
• 2.3.1 驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)磁路的設(shè)計(jì)及材料的選取24-25
• 2.3.2 線圈基本參數(shù)的確定25-26
• 2.3.3 線圈線徑的選擇26-27
• 2.3.4 組芯的設(shè)計(jì)27
• 2.4 驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)的有限元分析27-29
• 2.5 本章小結(jié)29-30
• 第3章 閥片磁機(jī)模型的研究30-39
• 3.1 磁滯現(xiàn)象30
• 3.2 Jiles-Atherton 基本磁滯理論30-34
• 3.2.1 Weiss 鐵磁分子場(chǎng)理論30-31
• 3.2.2 經(jīng)典 Jiles-Atherton 磁滯模型31-32
• 3.2.3 經(jīng)典 Jiles-Atherton 磁滯模型的求解32-34
• 3.2.4 改進(jìn)后靜態(tài) Jiles-Atherton 磁滯模型34
• 3.3 閥片動(dòng)力學(xué)模型的建立34-37
• 3.4 本章小結(jié)37-39
• 第4章 閥片耦合模型的求解39-52
• 4.1 有限元分析理論基礎(chǔ)39-41
• 4.1.1 電磁場(chǎng)基本理論39-40
• 4.1.2 結(jié)構(gòu)力學(xué)基本理論40-41
• 4.2 閥片非線性輸出特性的有限元分析41-49
• 4.2.1 COMSOL Multiphysics 軟件41-42
• 4.2.2 模型求解思路42-43
• 4.2.3 模型求解過(guò)程43-49
• 4.2.4 閥片的模態(tài)分析49
• 4.3 閥片及其驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化49-51
• 4.3.1 樣機(jī)的實(shí)驗(yàn)與仿真對(duì)比49-50
• 4.3.2 閥片及驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化50-51
• 4.4 本章小結(jié)51-52
• 第5章 閥片的實(shí)驗(yàn)測(cè)試與應(yīng)用研究52-61
• 5.1 實(shí)驗(yàn)測(cè)試平臺(tái)的搭建52-56
• 5.1.1 實(shí)驗(yàn)樣機(jī)加工52
• 5.1.2 實(shí)驗(yàn)儀器及設(shè)備52-54
• 5.1.3 實(shí)驗(yàn)測(cè)試平臺(tái)54-56
• 5.2 閥片的實(shí)驗(yàn)研究與討論56-58
• 5.3 閥片的應(yīng)用研究58-60
• 5.3.1 閥片在主動(dòng)閥的應(yīng)用58-59
• 5.3.2 閥片在伺服閥的應(yīng)用設(shè)計(jì)59-60
• 5.4 本章小結(jié)60-61
• 第6章 總結(jié)與展望61-63
• 6.1 總結(jié)61-62
• 6.2 展望62-63
• 參考文獻(xiàn)63-65
• 致謝65-66
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果66
• 1. 攻讀碩士期間參加科研項(xiàng)目情況66
• 2. 發(fā)表論文66
• 3. 獲取專利66

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 奚利飛,鄭俊萍,張紅磊,楊學(xué)穩(wěn),姚康德;智能材料的研究現(xiàn)狀及展望[J];材料導(dǎo)報(bào);2003年S1期

2 魏守平,羅萍,盧本捷;我國(guó)水輪機(jī)數(shù)字式電液調(diào)速器評(píng)述[J];水電自動(dòng)化與大壩監(jiān)測(cè);2003年05期

3 米智楠,錢晉武,龔振邦,李e

本文編號(hào)：619038