Marc電磁感應(yīng)加熱分析

　　分別針對空氣、線圈以及結(jié)構(gòu)部分指定材料特性參數(shù)，本例中的空氣和線圈不參與溫度場以及結(jié)構(gòu)的計(jì)算，僅需要指定電、磁相關(guān)的材料參數(shù)。結(jié)構(gòu)件參與溫度場和結(jié)構(gòu)的計(jì)算，因此需要指定全部電、磁、熱、結(jié)構(gòu)部分的材料參數(shù)。并且各個材料參數(shù)需要考慮隨溫度的變化，尤其是金屬部件隨溫度變化的磁導(dǎo)率輸入，這是由于當(dāng)達(dá)到curie溫度時，結(jié)構(gòu)的相對磁導(dǎo)率會有顯著的下降，這會影響生成的熱流。

　　模型中線圈周邊的空氣以及與管狀結(jié)構(gòu)具有重疊部分區(qū)域的空氣為滿足計(jì)算精度要求，需要采用相對較密的網(wǎng)格尺寸，外圍空氣可以采用漸疏的網(wǎng)格，并且范圍需要至少為結(jié)構(gòu)部分范圍的5-10倍，以確保計(jì)算的準(zhǔn)確性。這里將線圈、各個區(qū)域的空氣以及管狀結(jié)構(gòu)分別指定到不同的接觸體中，這樣允許不同的接觸體交界處的網(wǎng)格是不協(xié)調(diào)的，方便進(jìn)行網(wǎng)格的前處理。另外，模型中的空氣不需要考慮變形即結(jié)構(gòu)部分的計(jì)算，因此在接觸體類型中指定為“0 剛度”接觸體，而管狀結(jié)構(gòu)指定為可變形體，具體定義如下圖所示，包含了6個線圈接觸體、內(nèi)外三部分空氣接觸體以及管狀結(jié)構(gòu)接觸體，共10個接觸體。根據(jù)各個接觸體的位置指定接觸關(guān)系為touch，例如外圍空氣與內(nèi)部上、下兩部分空氣間、內(nèi)部空氣與線圈間、內(nèi)部上下空氣間。

　　假定結(jié)構(gòu)的初始溫度為室溫20°，管狀結(jié)構(gòu)的軸線上指定軸向強(qiáng)迫運(yùn)動以及徑向約束。空氣邊緣需要指定固定電勢(0)、磁勢(0)邊界約束。在線圈上指定簡諧電流輸入，對于本例中的軸對稱模型可以指定為體積電流輸入，對應(yīng)線圈圓周方向連續(xù)的橫截面電流值。當(dāng)然模型還可以進(jìn)一步考慮結(jié)構(gòu)與空氣間的對流換熱以及輻射等熱邊界條件。這里不做詳述。

　　模型中考慮25秒加熱、停止加熱(保溫10秒)兩個階段，其中加熱階段電流激勵頻率為10000Hz，在Marc中針對兩個階段指定(dual mesh)magnetodynamic/thermal/structrual類型分析工況，并在任務(wù)參數(shù)中指定輸出必要的結(jié)果信息，例如：磁感應(yīng)分量(實(shí)、虛)、電流密度分量(實(shí)、虛)、溫度、電流、生熱等。遞交Marc分析后可以得到加熱結(jié)束時結(jié)構(gòu)的溫度分布云圖