起重電磁鐵的電鐵磁性材料感應加熱過程

  起重電磁鐵采用與磁場強度和溫度非線性相關的鐵磁性材料物理機能模型，利用有限元方法對鐵磁性圓棒料的感應加熱過程進行數值分析，研究了加熱過程中跟著溫度的升高和磁場強度的變化，電磁場和溫度場之間相互影響、相互作用的變化規律以及對材料機能參數的影響。

  現有研究利用有限元軟件Flux對鐵磁性圓棒料的感應加熱過程進行了數值分析和研究，所采用的材料物理機能模型是以磁場強度和溫度為變量的非線性數學模型，考慮了加熱過程中磁場強度對磁導率的影響，研究了鐵磁性材料感應加熱過程中電磁場、溫度場的變化規律以及對材料機能參數的影響。此外，搭建了感應加熱實驗和丈量系統平臺，測得加熱實驗過程中溫度和有功功率等參數的曲線，并與計算結果進行了對比分析。

  在鐵磁性材料感應加熱過程中，跟著溫度的升高，鐵磁性材料的磁導率、比熱容等物理機能參數是溫度的非線性函數。此外，鐵磁性材料的磁導率不僅是溫度的函數，還依靠于磁場強度的變化。因此，在鐵磁性材料的感應加熱過程中，電磁場和溫度場之間相互影響，是一個動態的非線性的電磁—熱耦合題目。工程實踐表明，有限元法在解決多物理場耦合以及非線性題目上有其獨特的上風，海內外大多數感應加熱過程數值計算均采用了有限元法，相關文獻采用有限元方法對圓坯料、管材、板帶等工件的感應加熱過程進行了數值計算和模擬。但上述文獻的研究中，模擬計算時采用查表法來實現材料物理參數隨溫度的變化，而未考慮加熱過程中磁場強度對鐵磁性材料磁導率的影響。