| 在鐵磁性材料感應(yīng)加熱過程中，隨著溫度的升高，鐵磁性材料的磁導(dǎo)率、比熱容等物理性能參數(shù)是溫度的非線性函數(shù)。此外，鐵磁性材料的磁導(dǎo)率不僅是溫度的函數(shù)，還依賴于磁場(chǎng)強(qiáng)度的變化。因此，在鐵磁性材料的感應(yīng)加熱過程中，電磁場(chǎng)和溫度場(chǎng)之間相互影響，是一個(gè)動(dòng)態(tài)的非線性的電磁—熱耦合問題。工程實(shí)踐表明，有限元法在解決多物理場(chǎng)耦合以及非線性問題上有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，國內(nèi)外大多數(shù)感應(yīng)加熱過程數(shù)值計(jì)算均采用了有限元法，相關(guān)文獻(xiàn)采用有限元方法對(duì)圓坯料、管材、板帶等工件的感應(yīng)加熱過程進(jìn)行了數(shù)值計(jì)算和模擬。但上述文獻(xiàn)的研究中，模擬計(jì)算時(shí)采用查表法來實(shí)現(xiàn)材料物理參數(shù)隨溫度的變化，而未考慮加熱過程中磁場(chǎng)強(qiáng)度對(duì)鐵磁性材料磁導(dǎo)率的影響。
現(xiàn)有研究利用有限元軟件Flux對(duì)鐵磁性圓棒料的感應(yīng)加熱過程進(jìn)行了數(shù)值分析和研究，所采用的材料物理性能模型是以磁場(chǎng)強(qiáng)度和溫度為變量的非線性數(shù)學(xué)模型，考慮了加熱過程中磁場(chǎng)強(qiáng)度對(duì)磁導(dǎo)率的影響，研究了鐵磁性材料感應(yīng)加熱過程中電磁場(chǎng)、溫度場(chǎng)的變化規(guī)律以及對(duì)材料性能參數(shù)的影響。此外，搭建了感應(yīng)加熱實(shí)驗(yàn)和測(cè)量系統(tǒng)平臺(tái)，測(cè)得加熱實(shí)驗(yàn)過程中溫度和有功功率等參數(shù)的曲線，并與計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比分析。
采用與磁場(chǎng)強(qiáng)度和溫度非線性相關(guān)的鐵磁性材料物理性能模型，利用有限元方法對(duì)鐵磁性圓棒料的感應(yīng)加熱過程進(jìn)行數(shù)值分析，研究了加熱過程中隨著溫度的升高和磁場(chǎng)強(qiáng)度的變化，電磁場(chǎng)和溫度場(chǎng)之間相互影響、相互作用的變化規(guī)律以及對(duì)材料性能參數(shù)的影響。
搭建了感應(yīng)加熱實(shí)驗(yàn)和測(cè)量系統(tǒng)平臺(tái)，測(cè)得圓棒料若干點(diǎn)的表面溫度以及電源輸出功率曲線，與數(shù)值分析結(jié)果相比較，兩者非常吻合，驗(yàn)證了數(shù)值分析中所采用的材料物理性能模型的可靠性，為進(jìn)一步優(yōu)化感應(yīng)熱處理工藝過程提供了研究依據(jù)。
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