计算恒定磁场的假想磁荷模型

本文从永磁的两种理论模型(标量磁位模型与向量磁位模型)出发,找到永磁中假想磁荷密度与它的束缚电流密度的等效关系,从而提出了在一般恒定磁场的计算中,用假想磁荷取代宏观电流的可能性,这样,可使原来的旋度场问题转化为势位场问题,使标量磁位的概念可以在整个计算区域(包括存在宏观电流的区域)任意使用,仅计算磁场强度和磁导率的公式与常用公式略有差别。 用标量磁位代替向量磁位,对简化三维磁场计算有重要意义。 文中用实例计算结果的对比,验证了模型原理的正确性。     

板料渐进成形超磁致伸缩超声换能器设计及磁场均匀度研究（英文）

设计了一种超磁致伸缩超声换能器,用有限元分析软件对理论设计的超声振动系统进行动力学分析,并对换能器进行了实验测试,验证了理论设计和仿真分析的正确性。为了研究导磁材料厚度对超磁致伸缩材料内磁场均匀度的影响规律,在超磁致伸缩棒与永磁体之间设置导磁材料,对换能器进行了磁场仿真分析。在对换能器进行阻抗分析和振幅测量基础上,对有无导磁材料时换能器的性能进行对比。实验结果表明:在超磁致伸缩材料与永磁体之间设置1.6 mm左右厚的导磁材料时,超磁致伸缩棒内的磁场均匀度最高;添加导磁材料后,超磁致伸缩换能器的输出振幅增大,机械品质因数减小,阻抗减小,使换能器工作更加稳定。     

磁悬挂天平系统的磁场分析与计算(60mm×60mm 磁悬挂天平技术研究之一)

磁悬挂天平系统的磁场设计好坏是磁悬挂天平系统结构设计成败的关键。而磁悬挂天平系统的磁场结构比较复杂,用简单的磁路设计方法已经不能满足更高的设计要求。本文介绍了一种求解电磁场的方法——二维电磁场有限元法,建立了相应的磁悬挂天平系统的数学模型,并应用此法,对磁悬挂天平的均匀磁场和梯度磁场分布进行了分析计算;提出了一种用于求解磁场开域问题的方法。文章中还介绍了根据磁场的计算结果来确定线圈间间距和铁芯厚度的方法。在此基础上,提出了一个60mm×60mm 的磁悬挂天平系统的设计方案,并给出了此设计方案的理论计算与实验结果的对比表。     

增强能量增量法求解无轴承开关磁阻电机电感

有别于磁链法和需要求解二阶偏导数的能量增量法,本文采用一种称作增强能量增量法计算非线性系统的磁链、静态电感(割线电感)和动态电感(差分电感).该法首先给定各回路的工作点,其次在工作点附近给予一较小的扰动电流,则系统的磁场也随之扰动.结合磁性材料的B-H曲线,磁场能量增量可以通过对磁场强度H、磁感应强度B增量的积分获得.由此,在不需要微分的条件下,各回路的磁链、静态电感和动态电感可以分别求得.本文以12/8 7.5 kW无轴承开关磁阻电机为例,在认为三相绕组完全分时导通时,可忽略相间互感;以线性铁芯材料为例,说明了主、悬浮绕组间互感在合适的连接下也可以忽略.因此,仅需求解一相主绕组、悬浮绕组的静态、动态自感即可.求解这些电感随位置角和工作电流的变化,取得了与实验一致的结果.     

稳定悬浮状态下无轴承开关磁阻电机电感特性

针对二维有限元和磁链法计算无轴承开关磁阻电机(Bearingless switched reluctance motor,BSRM)电感特性的局限性,建立了BSRM稳定悬浮时的三维有限元模型,采用双标量磁位法计算得到其磁场分布,应用一种仅需计算非线性系统能量增量即可计算电感的增强型能量增量法,计算其绕组电感.以-7.5 kW,12/8结构的BSRM为例,简单比较了双标量磁位法与二维有限元法、矢量磁位法和棱边有限元法分别求解BSRM磁场时的计算规模和平均计算时间,说明了双标量磁位法在大规模计算场合的优越性;研究了电感与转子径向位移的关系;计算获得了样机处于稳定悬浮状态下的主、悬浮绕组电感;研究了端部效应对电机磁场分布和绕组电感的影响.通过实验验证了电感计算的准确性,为优化设计和精确控制该类电机奠定了基础.     

永磁振动台磁路计算与仿真

根据磁场理论,介绍永磁振动台磁路工作原理以及磁隙计算方法,以北京强度环境研究所振动试验系统（AS—VA0．6）为例,校核磁隙的磁场强度,运用静磁场有限元仿真方法,通过对比可以看出理论值、仿真值与实测值是一致的,通过有限元方法,并对其进行简单优化与分菥。     

用假想磁荷模型计算三维静磁场的解耦问题

本文提出了用假想磁荷模型计算三维静磁场的解耦概念和实施方法,较好地解决了假想磁荷模型中的磁位跃变边界问题。通过实例计算,证明了该概念和方法的正确性。     

线圈法漏磁探伤的信号特性分析

本文由标量磁位计算圆柱形点缺陷的漏磁场，然后计算穿过式线圈及旋转式线圈探测点缺陷的漏磁场产生的感应电动势，分析这些检测信号的特性并得出相应的结论。     

构件隐性损伤的磁记忆检测方法研究

构件的隐性损伤是影响其可靠性的重要因素，但因为没有形成明显的物理不连续而难以得到及时的检测。本文研究了采用金属磁记忆检测技术检测构件的隐性损伤的机理。通过试验发现，金属磁记忆检测技术可以较好地检测构件的隐性损伤，实现损伤的早期诊断。构件中存在隐性损伤的区域的导磁性能发生变化．这一变化可以通过磁场参数的相应改变而显示。与其他无损检测方法相比，该方法可以更早地发现损伤区域，检测过程速度更快，并且不需要对构件的表面作更多的处理，如清洗，除渣等。金属磁记忆检测信号易受环境的影响，文中提出了减少干扰的初始磁化方法，并分析了不同栽荷作用过程对金属磁记忆检测信号的影响。     

关于Newton迭代公式的几个改进

通过对Newton迭代公式进行改进,本文构造了三种新的迭代公式。迭代公式I是一种单步迭代公式,在单根附近具有二阶收敛速度,且无须求函数的导数值;迭代公式II也是一种单步迭代公式,在单根附近具有三阶收敛速度;迭代公式III是一种两步迭代公式,具有至少三阶收敛速度,虽然该公式形式比较复杂,但是具有计算时不需求函数的导数值的优点。此外,证明了三种新的迭代公式的收敛性。最后,通过数值实验验证了三种迭代公式的有效性。     

基于非结构化单元的磁场及梯度模拟计算

在地球物理磁法勘探中,磁场及其梯度张量数据是磁法正反演及解释的重要基础.本文结合磁梯度张量解析解表达式,实现了一种基于非结构化四面体单元的磁场及梯度模拟计算方法,该方法弥补了传统方法难以处理任意复杂模型的缺陷,同时大幅提高了模拟计算精度.首先,采用非结构化单元剖分异常体可以显著地减小几何误差,更好地模拟带地形复杂模型.其次,采用新的磁梯度张量解析解表达式,其精度比传统的有限元、有限差分方法更高.本文设计了单个球体模型和组合体模型,模拟计算结果体现了该方法的适用性和准确性.     

CO2焊外加纵向磁场的数值计算

针对CO2焊时与电极同轴的单个轴对称空心圆柱线圈在励磁电流作用下产生的外加磁场，采用积分方程法建立了磁控CO2焊外加纵向磁场的计算模型，对CO2焊外加磁场进行了数值计算，该方法具有模型简单、计算速度快和精度高等优点，并与实际测量结果进行了比较。计算及实验结果表明，利用所建模型计算得出的外加纵向磁场分布是准确的、可靠和有效的。     

任意截面支臂加载波导T形结的矩量法分析

本文采用矩量法分析了任意截面支臂加载矩形波导T形结。首先根据等效原理将所研究的波导T形结分成两个独立的区域,把这两个区域中的磁场用支臂端口面上的等效磁流源和并矢格林函数的积分形式来表示,根据端口面上磁场切向分量的连续性条件建立了关于等效磁流源的积分方程。然后运用矩量法将该积分方程转化为矩阵方程,求解矩阵方程可得支臂端口面上等效磁流源的近似解。最后由等效磁流源导出了矩形波导T形结的散射参数。文中对两种不同结构的波导T形结在主模激励下的散射特性进行了数值计算,结果与现有文献中给出的数据吻合一致,从而证明了本文方法的有效性。     

开关磁阻调速电动机非线性分析

开关磁阴电机系统是性能优良的新型调速电动机系统。本文阐述了双凸极磁阻电机的非线性二维磁场的数值计算方法,据此进行了系统主电路的非线性网络数字分析,进而作了不同工作条件下的电流波形仿真、系统性能计算及控制参数的优化选择,初步实现了开关磁阻调速电动机系统的计算机辅助分析。并通过所研制的500W样机的具体计算和试验验证,证明计算和实测结果是吻合的。     

磁制冷工质的熵特性分析

磁制冷的基本原理是应用磁工质的磁热效应。外加磁场作用下的磁工质总熵组成包括磁熵S_M、品格熵S_L和电子熵S_E,其中只打磁熵变化可用于制冷,而晶格熵和电子嫡却是磁制冷的重要热负荷,影响磁制冷效率。因此提高磁制冷效率的一种关键途径是选用具有大的磁熵变,而晶格熵和电子熵都较小的磁制冷工质,这就需对磁制冷工质进行正确的熵分析。本文分别由量子力学分子场近似理论、德拜理论及电子能级理论推导出计算磁工质磁熵、晶格嫡、电子熵的数学模型,运用上述模型研究了高温磁制冷典型工质钆的总熵、磁熵、晶格熵和电子熵等随温度和磁场强度的变化关系,讨论了熵的各种形态变化影响因素及其对磁制冷的性能影响,从而得出了磁制冷工质正确选择的一般原则,为研制实用磁制冷机打下了基础。     

金属磁记忆检测技术的物理机理

对目前存在的关于金属磁记忆检测技术物理机理的几种学说进行了试验研究和分析.研究了在地磁环境下拉伸速度对应力磁效应的影响、环境磁场对应力磁效应的影响和环境磁场对应力一应变的影响.分析了应力作用下的应变磁化理论、应力和磁场作用的等效理论和应力能作用的能量平衡理论.研究结果表明,在地磁环境下应力作用的电磁感应原理对应力磁效应的影响很小、环境磁场与应力磁效应有关、环境磁场与应力应变效应无关.推断应力磁效应是应力和环境磁场共同作用的结果,是应力通过对材料的微观结构和磁畴特征的影响引起的.     

电磁继电器长期加电可靠性研究

为研究电磁继电器在一年连续加电条件下的可靠性,搭建了电磁继电器长期加电测试系统。通过试验发现了壳体温升规律,产品的触点压降、吸合电压、释放电压、接触电阻、触点压力、触点形貌等均有不同程度的变化,但整体稳定可靠。在长期加电条件下,双稳态磁保持继电器比单稳态电磁继电器具有更加优秀的温度特性。通过试验验证电磁继电器能够满足一年连续加电的可靠使用要求。     

面内强磁场下铁磁板壳的自由振动

本文研究了面内强磁场环境下铁磁板壳的自由振动问题。基于Eringen-Maugin的关于磁弹性作用的理性力学模型,从理论上推导了一般壳体在磁场中的运动方程,进而求解了面内强磁场作用下的小磁化率悬臂铁磁薄板自由振动频率。数值计算结果表明,本文模型和已有的实验结果吻合很好。     

基于微磁学的金属磁记忆检测机理分析

通过微磁学理论,基于能量最小原理对金属磁记忆的检测机理展开研究。研究表明:构件表面的磁场强度变化可通过内部能量的转变来体现。通过对应力集中区的磁畴固定结点内的磁化强度矢量的分布计算可得,其磁化强度的水平分量具有最大值,垂直分量出现明显非线性变化,即存在"过零点"现象;为进一步对该理论分析进行验证,对平板半圆形缺口试件进行拉伸试验与磁记忆信号测量,试验结果与理论保持一致,即构件应力集中区漏磁场变化特征与构件内部磁化强度矢量的变化特征保持一致性,为金属磁记忆检测技术的机理研究提供一种思路。     

双向间接耦合有限元法预估电力电缆载流量

建立了多导体电力电缆置于具有散热孔的托架上时3D有限元时谐磁场模型,在计及各金属涡流效应的条件下,得到所有导体单元的功率损耗密度.以此功率体密度损耗为栽荷,建立了电缆系统的"热-流体"直接耦合场模型,求解了电缆系统各导体的温升,由此完成一次完整的"磁场"与"热-流体"场间接耦舍的求解.由于电缆导体电阻率与温度密切相关,形成"磁场"与"热-流体"场间接耦合的双向耦合.反复迭代,可求解得到当热点为90℃时导体的电流,即为电缆的载流量.以无铠装单载流和有铠装三并联栽流电缆为例,采用间接耦合法计算和测量了系统的总功率、电流分布、导体热点温度.计算和测量一致性说明了双向间接耦合有限元模型建立的正确性和计算结果的准确性,为进一步分析电力电缆系统的磁、热特性奠定了基础.