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金属学及金属工艺论文_高频直缝焊管电磁场理论
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摘要：文章目录 摘要 Abstract 第1章 绪论 1.1 课题研究背景 1.2 高频直缝焊管的生产研究现状 1.2.1 感应加热技术的发展与研究 1.2.2 高频感应焊接技术的发展 1.3 高频感应焊接技术的研究方法 1.
文章目录
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题研究背景
1.2 高频直缝焊管的生产研究现状
1.2.1 感应加热技术的发展与研究
1.2.2 高频感应焊接技术的发展
1.3 高频感应焊接技术的研究方法
1.3.1 利用数值模拟法研究电磁理论
1.3.2 利用理论计算法研究电磁理论
1.4 直缝焊管电-磁-热耦合理论计算的研究现状
1.5 课题研究的主要内容及意义
第2章 高频直缝焊管电磁场基础计算模型
2.1 引言
2.2 直缝焊管焊缝周围磁场分布特性
2.2.1 无V形角直缝焊管焊缝周围磁场分布特性
2.2.2 有V形角直缝焊管焊缝周围磁场分布特性
2.3 电流在直缝焊管中的流动特性
2.3.1 集肤效应
2.3.2 邻近效应
2.3.3 尖端效应
2.4 感应加热电磁学理论计算基础
2.4.1 电磁感应基础理论
2.4.2 不同边界条件下电磁场的求解模型
2.5 直缝焊管焊缝处涡旋电流的磁场分布规律
2.6 本章小结
第3章 无V形角直缝焊管感应加热磁场强度计算
3.1 引言
3.2 感应线圈在无V形角焊缝处磁场分布
3.2.1 无V形角高频直缝焊管感应加热物理模型
3.2.2 感应线圈在空气-金属临界面处磁场分布
3.2.3 感应线圈临界处磁场分布假设条件
3.3 感应磁场解析公式的验证
3.3.1 数值模拟法磁场强度分析
3.3.2 理论计算法磁场强度分析
3.4 感应磁场解析公式的参数选择
3.4.1 圆弧形线圈有效加热长度m
3.4.2 感应加热效率系数η
3.4.3 磁场方向偏移系数τ
3.5 本章小结
第4章 有V形角直缝焊管感应焊接磁场强度计算
4.1 引言
4.2 感应焊接过程临界面处磁场分布
4.2.1 有V形角直缝焊管感应焊接过程物理模型建立
4.2.2 感应线圈在V形角处产生磁场分布
4.2.3 V形角处自感磁场强度分布
4.3 V形角处感应磁场解析公式验证
4.3.1 数值模拟法磁场强度分析
4.3.2 理论计算法磁场强度分析
4.4 本章小结
第5章 感应焊接过程磁场强度实验研究
5.1 引言
5.2 感应焊接过程磁场测量实验
5.2.1 实验设备及方案
5.2.2 实验过程与数据分析
5.3 实验结果分析
5.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果
致谢
文章摘要:随着石油、建筑、汽车等行业的迅速发展,国内市场对高频焊管的质量要求越来越高,加上国内外市场形势越来越严峻,如何优化焊接工艺参数,保证焊管焊缝质量成为一个亟待解决的技术问题。在对高频感应焊接的焊缝质量研究过程中,我们不可避免要对感应加热过程产生的电-磁-热耦合进行分析。研究电磁感应的物理场耦合问题,目前应用最为广泛的方法是利用有限元软件进行模拟计算。利用有限元法模拟计算的缺点在于,条件复杂的设置计算时间往往过长,最重要的,数值模拟法得到的只是物理的变化规律,不能针对产生规律的机理进行研究。相比于有限元模拟法,理论计算法取得的结果具有很大的参考价值,其变化趋势在一定误差接受范围内往往与实际相符;且理论计算法从电磁感应的根源入手,研究感应焊接过程中电磁场变化的机理,理论公式往往更能直观地表示出各物理参数的影响规律,所以理论计算法有着数值模拟法不可替代的地位以及重要性。本课题的研究目的就是运用理论计算法求解高频感应焊接过程中的电磁场问题,从电磁感应的基本原理入手,以无V形角直缝焊管的感应加热过程磁场计算为基础,对感应焊接过程产生的感应磁场进行理论计算。本文的主要完成内容如下:（1）将三维空间内的感应线圈沿坐标系各个方向微元化,以基本电磁理论为基础结合合理化假设条件,建立微元带电电荷在空气-金属界面上所产生感应磁场的数学模型,通过转化积分变量推点及面,以点-线-面-体的步骤积分得到空间圆弧形感应线圈在无V形角直缝焊管焊缝处磁场强度的数学模型。利用ANSYS软件对无V形角直缝焊管感应加热过程进行数值模拟,验证了理论计算法求解直缝焊管感应加热过程焊缝处磁场强度变化的数学模型的准确性。（2）首先建立了感应线圈在V形角处产生磁场强度的数学模型。在此基础上,建立了V形角区域感应电流分布的数学模型。考虑感应电流的分布在V形角区域产生的自感磁场对感应线圈所产生感应磁场的影响,建立焊缝处总磁场强度分布数学模型,利用ANSYS软件对直缝焊管感应焊接过程进行数值模拟,得到焊缝V形角两侧总磁场强度变化曲线,验证了理论计算法求解直缝焊管感应焊接过程V形角处磁场强度数学模型的准确性。（3）对直缝焊管感应焊接中的感应加热过程进行实验,测量了V形角处感应加热过程磁感应强度数值,与数值模拟和理论计算结果进行对比分析。通过对比V形角处磁场强度变化规律,进一步验证了直缝焊管感应焊接过程V形角处磁场强度数学模型的准确性。
文章来源：《焊管》 网址: http://www.hanguanzz.cn/qikandaodu/2022/0131/389.html