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专利号: 2021106984466
申请人: 江苏理工学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种背场磁体绕组的材料特性计算方法,其特征在于:包括以下步骤:S01、建立参数化导体截面模型;

S02、创建导体的三维有限元模型;

S03、施加用于计算导体弹性模量Ex和泊松比PRxy,PRxz的边界条件;

S04、计算导体的弹性模量Ex和泊松比PRxy,PRxz;

S05、施加用于计算导体弹性模量Ey和泊松比PRyz的边界条件;

S06、计算导体的弹性模量Ey和泊松比PRyz;

S07、施加用于计算导体弹性模量Ez的边界条件;

S08、计算导体的弹性模量Ez;

S09、施加用于计算导体剪切模量Gxy的边界条件;

S10、计算导体剪切模量Gxy;

S11、施加用于计算导体剪切模量Gxz的边界条件;

S12、计算导体剪切模量Gxz;

S13、施加用于计算导体剪切模量Gyz的边界条件;

S14、计算导体剪切模量Gyz;

所述S03包括:

S031、分别选择满足x=0,y=0,z=0的三组节点,并分别施加固定约束;

S032、分别选择x,y,z坐标等于绝缘体宽度,高度和长度的三组节点,并分别施加自由度耦合约束;

S033、选择x坐标等于绝缘体宽度的一组节点,并施加1MPa的压力载荷;

所述S04包括:

S041、求解施加边界条件后的有限元模型;

S042、提取导体x,y,z方向的平均变形 并计算对应的线应变SNx,SNy,SNz;

S043、选择x坐标等于绝缘体宽度的一组节点,并提取节点的平均应力Sx;

S044、计算Sx/SNx,SNy/SNx,SNz/SNx,并将其分别赋给变量Ex,PRxy,PRxz。

2.根据权利要求1所述的一种背场磁体绕组的材料特性计算方法,其特征在于:所述S01包括:S011、基于ANSYS参数化语言定义可变参数来描述导体绝缘层厚度、铠甲宽度、高度、厚度以及倒角半径,为创建导体绝缘层和铠甲做准备;

S012、在笛卡尔坐标系和柱坐标系下根据导体各组件的尺寸参数创建导体的关键点,然后通过自底向上的建模方法分别创建导体截面的线模型和面模型。

3.根据权利要求1所述的一种背场磁体绕组的材料特性计算方法,其特征在于:所述S02包括:S021、对导体的面模型进行布尔运算使其所有子面的拓扑结构满足映射网格划分要求;

S022、对导体铠甲和绝缘部件分别定义弹性模量、剪切模量和泊松比的材料特性;

S023、定义MESH200单元,对导体的面模型进行映射网格划分生成二维面网格模型;

S024、创建垂直于导体截面的扫掠线,通过扫掠网格划分生成三维导体有限元模型。

4.根据权利要求1所述的一种背场磁体绕组的材料特性计算方法,其特征在于:所述S05包括:S051、删除所述S033中的载荷边界条件;

S052、选择y坐标等于绝缘体高度的一组节点,并施加1MPa的压力载荷;

所述S06包括:

S061、求解施加边界条件后的有限元模型;

S062、提取导体平均变形 并计算对应的线应变SNy,SNz;

S063、选择y坐标等于绝缘体高度的一组节点,并提取节点的平均应力Sy;

S064、计算Sy/SNy,SNy/SNz,并将其分别赋给变量Ey,μyz。

5.根据权利要求4所述的一种背场磁体绕组的材料特性计算方法,其特征在于:所述S07包括:S071、删除所述S051中的载荷边界条件;

S072、选择z坐标等于绝缘体长度的一组节点,并施加1MPa的压力载荷;

所述S08包括:

S081、求解施加边界条件后的有限元模型;

S082、提取导体平均变形 并计算对应的线应变SNz;

S083、选择z坐标等于绝缘体长度的一组节点,并提取节点的平均应力Sz;

S084、计算Sz/SNz,并将其赋给变量Ez。

6.根据权利要求1所述的一种背场磁体绕组的材料特性计算方法,其特征在于:所述S09包括:S091、删除边界条件;

S092、选择x=0的绝缘体表面的一组节点,并施加位移约束UX=0,UY=0;

S093、选择x坐标等于绝缘体宽度的一组节点,并对该组节点x的方向自由度进行耦合;

S094、选择z=0的绝缘体表面的一组节点,并施加位移约束UZ=0;

S095、选择z坐标等于绝缘体长度的一组节点,并对该组节点z的方向自由度进行耦合;

S096、选择z=0的绝缘体表面的节点,从S094的节点组中选择节点坐标为(0,0,0)的节点,并将该节点的编号赋给变量na,从该节点组中选择(y=0,z=0),且x坐标等于绝缘体宽度的节点,并将该节点的编号赋给变量nb,将其余的任一节点的编号赋给变量nc,并对节点na,nb,nc施加约束;

S097、选择x坐标等于绝缘体宽度的一组节点,并对节点沿y方向施加1N的载荷。

7.根据权利要求6所述的一种背场磁体绕组的材料特性计算方法,其特征在于:所述S10包括:S101、求解S09中施加边界条件的有限元模型;

S102、提取xy面内的剪切应力τxy和剪切应变γxy;

S103、将τxy/γxy赋给变量Gxy;

所述S11包括:

S111、删除边界条件;

S112、选择x=0的绝缘体表面的一组节点,并施加位移约束UX=0,UZ=0;

S113、选择x坐标等于绝缘体宽度的一组节点,并对该组节点x方向自由度进行耦合;

S114、选择y=0的绝缘体表面的一组节点,并施加位移约束UY=0;

S115、选择y坐标等于绝缘体高度的一组节点,并对该组节点y方向自由度进行耦合;

S116、从z=0的绝缘体表面的节点组中选择节点坐标为(0,0,0)的节点,并将该节点的编号赋给变量na,从该节点组中选择(y=0,z=0),且x坐标等于绝缘体宽度的节点,并将该节点的编号赋给变量nb,将其余的任一节点的编号赋给变量nc,并对节点na,nb,nc施加约束;

S117、选择x坐标等于绝缘体宽度的一组节点,并对节点沿z方向施加1N的载荷。

8.根据权利要求7所述的一种背场磁体绕组的材料特性计算方法,其特征在于:所述S12包括:S121、求解所述S11中施加边界条件的有限元模型;

S122、提取xy面内的剪切应力τxz和剪切应变γxz;

S123、将τxz/γxz赋给变量Gxz;

所述S13包括:

S131、删除所述S11中的边界条件;

S132、选择y=0的绝缘体表面的一组节点,并施加位移约束UY=0,UZ=0;

S133、选择x坐标等于绝缘体宽度的一组节点,并对该组节点x方向自由度进行耦合;

S134、选择x=0坐标等于零的绝缘体表面的一组节点,并施加位移约束UX=0;

S135、选择y坐标等于绝缘体高度的一组节点,并对该组节点y方向自由度进行耦合;

S136、从x=0的绝缘体表面的节点组中选择节点坐标为(0,0,0)的节点,并将该节点的编号赋给变量na,从该节点组中选择(x,z)坐标为(0,0),且y坐标等于绝缘体高度的节点,并将该节点的编号赋给变量nb,将其余的任一节点的编号赋给变量nc,并对节点na,nb,nc施加约束;

S137、选择y坐标等于绝缘体高度的一组节点,并对节点沿z施加1N的载荷。

9.根据权利要求8所述的一种背场磁体绕组的材料特性计算方法,其特征在于:所述S14包括:S141、求解所述S13中施加边界条件的有限元模型;

S142、提取yz面内的剪切应力τyz和剪切应变γyz;

S143、将τyz/γyz赋给变量Gyz。