感應加熱仿真
關注創建者：胖子1號 創建時間：2020-04-06
感應加熱仿真的視頻教程
電磁感應加熱workbench中maxwell-transient thermal耦合分析
本教程主講ansys workbench中maxwell-transient thermal電磁感應加熱的仿真，注重實際案例分析及基礎原理介紹，使學習者盡快走進感應加熱領域。
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Comsol電磁感應加熱仿真
磁性、凈磁金屬感應加熱對比 5. 有功功率、無功功率、加熱效率分析及提取 6. 線圈電感值、電阻值提取 7. 后處理磁場、電流密度、溫度云圖曲線的提取及分析
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感應加熱仿真的實例教程
<p class="ql-align-justify">關鍵詞：感應加熱；電磁場；Maxwell；渦流效應；多物理場耦合</p><p class="ql-align-justify">感應加熱是一種利用電磁感應原理，通過交變電流在金屬工件中產生渦流使其加熱的過程。感應加熱技術在金屬熱處理、焊接、熔化以及表面淬火等領域發揮著至關重要的作用，尤其是在汽車制造、航空航天、能源設備等高精尖技術領域中得到了廣泛應用。感應加熱的過程受到電磁場分布和材料特性等多種因素的影響，因而對其進行精確的仿真研究，是提升工藝效率和產品質量的重要手段。</p><p class="ql-align-justify">本文采用ANSYS Maxwell與Transient Thermal模塊對感應加熱過程進行了仿真模擬，通過多物理場耦合分析，對感應加熱系統的溫度場與電磁場進行了精確描述，全面展示了感應加熱過程中的熱效應及其影響因素。通過數值模擬的方法，不僅可以直觀地分析工件在不同加熱條件下的溫度分布，還能對加熱線圈的設計及參數優化提供科學的依據，從而實現更高效的加熱效果。</p><div contenteditable="false" width="100%" class="ql-align-justify">
<img src="https://p3-sign.toutiaoimg.com/tos-cn-i-6w9my0ksvp/18cd372611e041aabc57bfd1930a14ab~tplv-tt-shrink:640:0.image?
展開 01
概述
OVERVIEW
對于齒輪的感應加熱熱處理過程，本文通過循環對稱齒輪模型的感應加熱案例簡單介紹Marc的相變熱處理仿真方法和流程。
循環對稱模型仿真須滿足模型結構和邊界條件都遵循循環對稱條件，從而在很大程度縮減模型規模、簡化模型，減少求解時間和內存需求，實現更精細的網格，更詳細地研究模型。
在整體齒輪簡化為循環對稱的模型后，進行感應加熱，淬火連續工藝過程仿真，發現齒輪淬火導致奧氏體向馬氏體的轉換，從而在相變區域獲得更好的材料性能；但也會在齒輪內部引入各種殘余應力，從而改變其機械性能。
02
模型建模細節
Model modeling details
齒輪有18個齒，采用循環對稱只建立一個齒牙，再進行厚度方向對稱定義，然后進行有限元網格劃分。感應加熱階段，電磁線圈內定義150kHz頻率的1200A感應電流進行齒輪加熱，加熱時間2s，然后關閉感應線圈，進行淬火冷卻，冷卻時間7s內。
展開 玩具熊制作過程中的電磁感應加熱仿真 ￥500
<p>本案例建立了一電磁感應加熱裝置，基于COMSOL軟件模擬了玩具熊制作過程中的電磁感應加熱過程，幾何模型如圖1所示。仿真結果如圖2所示。</p><p><img src="https://img.jishulink.com/202205/imgs/c56395adfdc648d499ba30783ae4df9c.png" alt="Untitled31.png"></p><p class="ql-align-center"><strong>圖1 幾何模型</strong></p><p><img src="https://img.jishulink.com/202205/imgs/15e33f57252c4a27bde1c88a8cea9746.png" alt="Untitled32.png"></p><p class="ql-align-center"><strong>電磁場分布</strong></p><p><img src="https://img.jishulink.com/202205/imgs/d67d0fbcaa8f41998b375f893ed5367a.png" alt="Untitled33.png"></p><p class="ql-align-center"><strong>玩具熊的電磁感應加熱制作過程</strong></p><p>感興趣的朋友可以下載模型，歡迎交流合作</p>
展開 01 概述 OVERVIEW
對于齒輪的感應加熱熱處理過程，本文通過循環對稱齒輪模型的感應加熱案例簡單介紹Marc的相變熱處理仿真方法和流程。
循環對稱模型仿真須滿足模型結構和邊界條件都遵循循環對稱條件，從而在很大程度縮減模型規模、簡化模型，減少求解時間和內存需求，實現更精細的網格，更詳細地研究模型。
在整體齒輪簡化為循環對稱的模型后，進行感應加熱，淬火連續工藝過程仿真，發現齒輪淬火導致奧氏體向馬氏體的轉換，從而在相變區域獲得更好的材料性能；但也會在齒輪內部引入各種殘余應力，從而改變其機械性能。
02 模型建模細節 Model modeling details
齒輪有18個齒，采用循環對稱只建立一個齒牙，再進行厚度方向對稱定義，然后進行有限元網格劃分。感應加熱階段，電磁線圈內定義150kHz頻率的1200A感應電流進行齒輪加熱，加熱時間2s，然后關閉感應線圈，進行淬火冷卻，冷卻時間7s內。
圖1 齒輪含空氣的簡化模型
為正確計算電磁場，另外需要對齒輪周圍的空氣進行建模，齒輪附近的空氣已采用精細網格建模（接觸體：InnerAir和BelowGearAir），而遠離齒輪的空氣則采用粗網格建模（接觸體：OuterAir）。線圈的扇區是單獨建模的，這樣它就可以在施加電流的電路中使用。圖1所示。
03 邊界條件 Boundary
3.1 電流
當施加電流時，假設該電流在線圈內是恒定的。當截面中線圈的長度與整個線圈的長度不同時，不需要改變。當使用反對稱或循環對稱并且電流垂直于反對稱或周期對稱平面時，通常是這種情況。當由于對稱性，線圈的橫截面積減少時，電流應減少相同的量。
3.2 電壓
與此相反，當施加電壓時，電壓降沿著線圈的長度發生。因此，當對線圈總長度的1/n進行建模時，也應施加電壓降的1/n。
展開 計算機數值模擬方法已經成為求解感應加熱等復雜場問題的有效工具，1996年，K.Sadeghipour等人利用ANSYS軟件有效地進行了鋼板電磁場和溫度場分析，數值模擬的結果得到了試驗的驗證；陳慧琴等用有限元分析方法研究了機車曲軸坯彎曲鐓鍛前的感應加熱過程, 得到了坯料內的溫度分布以及溫度隨時間的變化規律，并與現場實測值進行了對比；帥克剛等人在船外板結構的熱彎曲成型工藝中建立了感應加熱熱源有限元模型，分析了高頻感應加熱溫度場變化，并通過實驗結果驗證了模型的有效性。基于數值仿真方法研究多場問題在眾多行業中得到應用，但很多的應用中或沒有考慮多物理場的耦合關系，或沒有考慮材料非線性特征，研究對象相對簡單，實際上采用數值仿真的方法可以求解更為復雜的多物理場問題。
本文以內鑲金屬顆粒的石墨球為研究對象，建立了電磁場與溫度場耦合的有限元數學模型，基于多場順序耦合的方法，利用通用多場分析軟件ANSYS對石墨球的感應加熱過程進行了數值仿真，考慮材料非線性特征，得到了石墨球溫度隨加熱時間變化規律，并對不同加熱頻率和電流密度下石墨球感應加熱效果進行了分析，本文全部計算借助上海超算中心“蜂鳥”集群完成，最后還就如何有效利用高性能計算資源解決多場問題進行了探討。
2. 分析流程和并行計算
2.1 耦合場分析流程
感應加熱是由工件上的感應電流產生渦損而引發的，工件溫度的升高反過來又引起工件材料導電、導磁性能的變化，在ANSYS軟件上模擬感應加熱的關鍵是研究多場耦合問題。
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感應加熱仿真的相關專題、標簽、搜索
感應加熱仿真的最新內容
之前介紹了一個感應加熱同時進行淬火2D的一個例子。
DEFORM利用邊界元法模擬感應加熱+淬火[2D ]
后臺有同學需要3D的例子，其實和2D差不多，所不同的是3D的感應線圈需要設置電流出入口。
此示例同樣需要一個額外的 DAT 文件 (DEF_INDH.DAT)，與2D內容一樣。
本次材料和DAT文件與2D案例一樣。
要點：
感應加熱3D
本來打算采用瞬態模塊，實際想達成的電流效果是這樣的：
f=250Hz
但模擬中發現有兩個問題：
1.當頻率較高時，生成的函數會出錯；
f=2500Hz
2.頻率較高時，為了能對電流曲線充分采樣，步長必須設置比較小，導致計算時間非常長；
由于不是很清楚頻域模塊的具體計算步驟，進行嘗試：將電流定義為一個分段周期函數，改變頻率
</p><p class="ql-align-justify">本文采用ANSYS Maxwell與Transient Thermal模塊對感應加熱過程進行了仿真模擬，通過多物理場耦合分析，對感應加熱系統的溫度場與電磁場進行了精確描述，全面展示了感應加熱過程中的熱效應及其影響因素。
電機的各種工作狀態和參數變化。用戶可通過調整仿真參數，快速得到電機的響應和性能參數，從而進行針對性的優化和改進。借助仿真APP，可大大減少電機設計迭代次數和成本，提高測試效率和準確性。
對了，此APP非彼APP，不用下載安裝，直接瀏覽器（手機也可以）打開，調整各項參數（定轉子、定子槽尺寸等）就可以在線云端計算，非常方便哦。如果不符合要求，還可以個性化定制，資深電機設計仿真工程師幫你搞定。
小編整理了
電機的各種工作狀態和參數變化。用戶可通過調整仿真參數，快速得到電機的響應和性能參數，從而進行針對性的優化和改進。借助仿真APP，可大大減少電機設計迭代次數和成本，提高測試效率和準確性。
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小編整理了
一、背景介紹
微波爐是一種常用的食物加熱工具，主要是由腔室、磁控管、波導管三個部分組成。在工作過程中，磁控管產生波長約為12.2cm的微波（對應頻率2.45GHz），通過波導管注入腔室內，在腔室內產生振蕩的磁場和電場，引起食物內水分子等極性分子的快速運動，從而產生熱量，加熱食物。
圖1 微波爐示意圖
但在日常生活使用中，我們經常會碰到這樣的問題：為什么加熱后的食物第一口燙嘴
<p><strong> 激光加熱及激光焊接非常常見，，如何仿真激光焊接過程的熔深及路徑上的熱應變呢？本貼以激光加熱為例，模擬高斯分布熱源勻速經過兩塊金屬體接縫處的場景。本例還適用于激光加熱，粒子轟擊加熱等以移動的高斯熱源加熱的場景。</strong></p><p> 本例使用激光功率500W，熱源移動速度10mm/s，焊接使用兩塊不銹鋼板
堵轉仿真
（1）感應電機堵轉仿真
● 感應電機的堵轉仿真用于計算其堵轉轉矩和堵轉電流，校核電機起動性能
● 堵轉仿真設置
- 轉速設置為0
- 設置三相電壓源
● 堵轉仿真目的和方法
- 目的1：計算起動瞬間最大電流
- 方法：常規瞬態仿真1個同步周期
- 目的2：計算穩態堵轉電流、短路阻抗(短路試驗)
- 方法1:開啟Fast
01 概述 OVERVIEW
對于齒輪的感應加熱熱處理過程，本文通過循環對稱齒輪模型的感應加熱案例簡單介紹Marc的相變熱處理仿真方法和流程。
循環對稱模型仿真須滿足模型結構和邊界條件都遵循循環對稱條件，從而在很大程度縮減模型規模、簡化模型，減少求解時間和內存需求，實現更精細的網格，更詳細地研究模型。
在整體齒輪簡化為循環對稱的模型后，進行感應加熱，淬火連續工藝過程仿真，發現齒輪淬火導致奧氏體向馬氏體的轉換
本案例建立了一內部帶有冰的結構，并設計了電加熱裝置，模型如圖所示。基于COMSOL軟件的電-熱耦合模塊，模擬了結構在電流作用下的冰融化的過程，模擬結果如圖所示：
