磁致伸縮仿真
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時間：2026-01-04
磁致伸縮仿真的實(shí)例教程
然而，磁致伸縮力還有另一個組成部分。這是作用在兩種不同材料之間界面上的力。此力表示接口處存在的不連續(xù)性。圖8中的場圖顯示了鐵芯和周圍空氣之間界面上力密度的這一分量。當(dāng)然，人們不能忽視磁致伸縮力的這一重要組成部分。
圖 8： 磁致伸縮不連續(xù)力密度 – （a） 2D 圖，（b） 3D 圖
進(jìn)一步的振動和噪聲分析
最后，設(shè)計(jì)人員對由此產(chǎn)生的振動和噪聲感興趣。這需要節(jié)點(diǎn)磁致伸縮力作為結(jié)構(gòu)分析軟件中的載荷。節(jié)點(diǎn)磁致伸縮力是內(nèi)力和界面上的力之和。例如，圖 9 中顯示的電抗器力場圖是導(dǎo)出到 Simcenter 3D 用于振動和噪聲研究的節(jié)點(diǎn)力。
圖9：電抗器的磁通密度和磁致伸縮力
在Simcenter 3D中進(jìn)行的振動噪聲仿真，我們將在后續(xù)文章中介紹。
文章來源：simcenter3d
展開 磁致伸縮換能器用于聲吶、聲學(xué)裝置、主動振動、位置控制和燃油噴射系統(tǒng)。在金屬無損檢測方面應(yīng)用的也比較多。
（1）模型介紹
線圈通入正弦脈沖激勵電流：
（2）仿真結(jié)果
應(yīng)力和形變分析
回波分析
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自 20 世紀(jì) 70 年代以來，中外針對電力變壓器鐵心的振動特性開展了大量實(shí)驗(yàn)與仿真研究，且研究規(guī)模不斷擴(kuò)大［1］。趙莉華等［2］通過實(shí)驗(yàn)研究分析了變壓器鐵心的振動，得到了不同工況下鐵心的振動頻譜特性。韓芳旭等［3］基于磁致伸縮力-熱應(yīng)力比擬的數(shù)值計(jì)算方法建立電磁場數(shù)值模型，求解鐵心每個節(jié)點(diǎn)不同時刻的磁密值，加載試驗(yàn)測得的硅鋼片磁致伸縮特性曲線，仿真得到鐵心每個時間步各個節(jié)點(diǎn)的磁致伸縮力，導(dǎo)入到結(jié)構(gòu)場計(jì)算模型中求得鐵心本體的振動位移。在鐵心振動模型的研究方面，朱葉葉等［4］、張黎等［5］建立了鐵心材料磁致伸縮的本質(zhì)模型，利用彈性力學(xué)原理描述硅鋼片材料的本構(gòu)關(guān)系，將不同磁感應(yīng)強(qiáng)度下的磁致伸縮應(yīng)變轉(zhuǎn)化為應(yīng)力，采用弱耦合的形式對鐵心應(yīng)力場進(jìn)行仿真分析。祝麗花［6］采用方圈法測試硅鋼片磁化特性以及材料的磁致伸縮數(shù)據(jù)，建立電磁-結(jié)構(gòu)耦合模型，仿真獲得了鐵心磁場與振動位移。王佳音［7］詳細(xì)測量了多種取樣方向硅鋼片的磁化曲線與磁致伸縮曲線，獲得了比較詳細(xì)的材料各向異性數(shù)據(jù)，便于模擬各種情形下的仿真條件。張哲［8］建立了考慮材料磁致伸縮特性的磁-機(jī)械耦合模型，相比于硅鋼片電機(jī)，非晶合金電機(jī)鐵心振動量更大，且磁致伸縮受應(yīng)力影響程度更加明顯。張鵬寧等［9］從直流偏磁機(jī)理和振動噪聲基本原理著手，將電磁場、結(jié)構(gòu)力場和聲場進(jìn)行耦合計(jì)算完成直流偏磁下鐵心振動和噪聲問題的研究，分析了偏磁狀態(tài)下鐵心本體的振動情況，得到了一般性結(jié)論。祝麗花等［10］利用能量變分原理以強(qiáng)耦合方式描述鐵心磁場與應(yīng)力場之間的關(guān)系，建立了電力變壓器鐵心磁致伸縮三維仿真模型，計(jì)算了鐵心在空載運(yùn)行時的磁感應(yīng)強(qiáng)度分布和振動分布。魏亞軍等［11］、莫娟等［12］通過建立電磁場與應(yīng)力場的偏微分方程，研究了鐵心和繞組在不同負(fù)載條件下的磁通分布和應(yīng)力應(yīng)變。
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韓芳旭等［3］基于磁致伸縮力-熱應(yīng)力比擬的數(shù)值計(jì)算方法建立電磁場數(shù)值模型，求解鐵心每個節(jié)點(diǎn)不同時刻的磁密值，加載試驗(yàn)測得的硅鋼片磁致伸縮特性曲線，仿真得到鐵心每個時間步各個節(jié)點(diǎn)的磁致伸縮力，導(dǎo)入到結(jié)構(gòu)場計(jì)算模型中求得鐵心本體的振動位移。
隨著不斷上升的能源消耗以及對電力和配電變壓器的需求不斷增加，越來越多的變壓器裝置安裝在住宅區(qū)附近。因此，對低噪聲變壓器的需求不斷增長，變壓器制造商必須遵守嚴(yán)格的噪聲法規(guī)。然而，設(shè)計(jì)人員在降低磁致伸縮引起的噪聲方面面臨許多挑戰(zhàn)。
變壓器的有源部件
變壓器由兩個主要有源部件組成：鐵芯和繞組。變壓器的鐵芯由一堆由高磁導(dǎo)率晶粒取向電工鋼板制成的硅鋼片組成。硅鋼片非常薄，但在其他兩個維度上可能相當(dāng)大
磁致伸縮換能器用于聲吶、聲學(xué)裝置、主動振動、位置控制和燃油噴射系統(tǒng)。在金屬無損檢測方面應(yīng)用的也比較多。
（1）模型介紹
線圈通入正弦脈沖激勵電流：
（2）仿真結(jié)果
應(yīng)力和形變分析
回波分析
