Особливості термодеформування складених індукторів при магнітно-імпульсній обробці матеріалів

Анотація

Розглянуто проблему врахування впливу нестаціонарного неоднорідного температурного поля під час аналізу напружено-деформованого стану індукторних систем для магнітно-імпульсної обробки матеріалів. З проведеного аналізу відкритих інформаційних джерел випливає, що проблема аналізу нестаціонарного температурного поля, що виникає внаслідок наявності неоднорідного електромагнітного поля, та його впливу на деформування достатньо вивчена стосовно питань індукційного нагріву. У той же час і за інших операцій магнітно-імпульсної обробки матеріалів нагрівання обладнання може викликати додаткові деформації значної величини, що, у свою чергу, може призводити до втрати працездатності обладнання внаслідок руйнування або незворотного деформування. Запропоновано загальний підхід до аналізу подібних завдань, що передбачає визначення просторово-часових розподілів кількісних характеристик електромагнітного поля, температурного поля та напружено-деформованого стану. Обґрунтовано необхідність використання чисельних методів для проведення подібного аналізу. Найбільш ефективним чисельним методом є метод скінченних елементів, який дозволяє проводити аналіз нестаціонарного електромагнітного поля, температурного поля та напружено-деформованого стану в рамках однієї і тієї ж розрахункової схеми. У цьому випадку в рамках методу скінченних елементів можуть бути створені ітераційні схеми, що дозволяють враховувати нелінійні ефекти. Тут нелінійні ефекти можуть бути обумовлені залежністю механічних та електрофізичних властивостей матеріалу від температури, пластичним характером деформування, а також необхідністю обліку контактних явищ. Наведено результати комплексного аналізу для складеного одновиткового індуктора з діелектричним бандажем. Врахування особливостей контактної взаємодії здійснено за допомогою введення шарів контактних скінченних елементів. Оцінено напружено-деформований стан індуктора для двох варіантів використовуваних матеріалів: міді та немагнітної сталі.