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國之重器出版工程 航改微型燃氣輪機發電系統

為了解決渦流損耗的問題，作者段建東趙克孫力 這樣論述：

本書針對航太發動機改陸用發電的微型燃氣輪機的控制進行研究。首先對航改微型燃氣輪機發電技術進行概述；然後對微型燃氣輪機發電系統各組成部分進行分析，分析各組成的工作原理、系統能量傳輸機理、系統功率變換實現及控制；最後重點對微型燃氣輪機的若干關鍵技術進行研究。書中給出的數學建模、控制策略、效率優化方法等對於航太發動機的控制具有重要的借鑒意義。   本書可作為熱能動力燃氣輪機、電氣工程分散式發電等專業教師和研究生的參考書，同時對從事微型燃氣輪機發電技術、分散式發電系統研究的科研人員具有一定的參考價值。 段建東，哈爾濱工業大學副研究員，主持國家自然科學基金青年專案、中國博士後基金等課

題。主要從事電儲能與燃氣動力系統性能提升、超級電容儲能技術、功率變換與控制技術等方面的研究。發表學術論文20餘篇，獲國家授權發明專利10余項。 趙克，博士，哈爾濱工業大學副教授，碩士生導師。目前主要從事交流永磁電機控制與驅動、大功率能量變換系統等方向的科研工作。作為負責人主持哈工大科研創新基金項目、中石油科技創新基金項目，並參與課題組承擔的國家自然科學基金項目及企業科技合作等科研項目。發表SCI、EI論文20餘篇，獲國家授權發明專利10余項。 孫力，哈爾濱工業大學教授，博士生導師，電磁驅動與控制研究所所長，IEEE會員。主要從事電儲能技術、電能品質控制及其在電力系統中應用、大功率電機驅動控

制系統、電氣系統電磁相容技術等方面的研究。獲得國家科技進步二等獎1項，航太總公司科技進步一等獎1項，科技進步二等獎3項。發表科研論文100餘篇。 第1章概述 　1.1微燃機發電技術的國內外研究現狀 　1.1.1微燃機發電系統的拓撲結構 　1.1.2國外發展狀況及趨勢 　1.1.3國內發展現狀 　1.2電控系統的主要問題與關鍵技術 　1.2.1電控系統結構及性能要求 　1.2.2高速永磁電機的啟動控制技術 　1.2.3衝擊負載問題 　1.2.4系統功率平衡問題 　1.2.5系統全工況穩定性問題 　1.2.6系統效率問題 　1.2.7集成擴容並網控制技術 　1.2.8離網運行混

合型負載供電技術 第2章微燃機發電系統結構及工作機理 　2.1基於超級電容儲能的發電系統架構 　2.1.1系統架構 　2.1.2基於超級電容儲能的功率補償原理 　2.2微燃機本體組成 　2.2.1壓氣機 　2.2.2透平 　2.2.3燃燒室 　2.2.4回熱器 　2.2.5高速軸承 　2.2.6微燃機控制器 　2.3高速電機 　2.3.1高速電機的關鍵技術 　2.3.2高速永磁同步電機的轉子損耗 　2.3.3永磁同步電機系統效率優化 　2.4功率變換器 　2.4.1高速永磁同步電機的PWM整流器 　2.4.2微燃機發電系統的控制策略 　2.4.3基於超級電容的分散式發電系統 　2.4.4微燃

機系統功率控制 　2.5微燃機發電系統暫態功率流分析 　2.5.1能量轉換過程 　2.5.2暫態功率流 第3章　微燃機發電系統非線性數學建模 　3.1微燃機非線性數學模型 　3.1.1靜態數學模型 　3.1.2動態數學模型 　3.1.3模型產生實體及模擬實現 　3.1.4模型驗證 　3.2PMSM動態數學模型 　3.2.1三相靜止坐標系下的數學模型 　3.2.2兩相靜止坐標系下的數學模型 　3.2.3dq旋轉坐標系下的數學模型 　3.2.4xy坐標系下的數學模型 　3.3基於變換器開關函數的統一數學模型 　3.4電功率變換系統暫態功率模型 　3.4.1永磁同步電機與PWM整流器的一體化模型

　3.4.2超級電容儲能單元模型 　3.4.3逆變器模型 第4章　微燃機發電機組的狀態回饋控制及效率提升 　4.1微燃機全工況狀態回饋強魯棒性控制 　4.1.1控制系統結構 　4.1.2全工況固定收斂特性狀態觀測器 　4.1.3全工況固定收斂特性狀態回饋控制律 　4.1.4模擬驗證 　4.2微燃機效率優化控制 　4.2.1效率優化條件 　4.2.2效率優化控制方法及模擬分析 　4.2.3效率優化對狀態回饋控制的影響 第5章　基於MTPA的直接轉矩啟動控制 　5.1啟動系統介紹 　5.2啟動子系統直接轉矩控制策略的機理 　5.3啟動子系統設計的關鍵技術 　5.3.1定子電阻的影響與補償 　5

.3.2轉子速度檢測與初始磁鏈的判斷 　5.3.3轉矩角的準確計算 　5.4啟動子系統實現MTPA的優化設計 　5.4.1磁鏈參數的給定與定子電流的關係 　5.4.2MTPA控制與磁鏈自調節 　5.5系統實現與實驗結果 第6章　永磁同步電機暫態功率控制及效率優化 　6.1永磁同步電機暫態功率控制 　6.1.1暫態功率控制系統結構 　6.1.2滑模觀測器鎖相環轉子位置檢測 　6.1.3暫態功率檢測及控制 　6.1.4模擬分析 　6.2開關頻率對功率環節的影響與系統效率的優化 　6.2.1基於Simplorer的功率系統電流諧波分析 　6.2.2基於Maxwell2D的電機渦流損耗分析 　6.2

.3開關器件的損耗與系統效率的優化 第7章　基於直接功率控制的並網變換器設計 　7.1基於直接功率控制的並網變換器機理分析 　7.1.1並網變換器的結構及數學模型 　7.1.2直接功率控制的基本思想 　7.2PWM並網變換器相關控制技術的改進 　7.2.1虛擬磁鏈的引入 　7.2.2基於微網電壓幅值波動的磁鏈觀測器設計 　7.2.3暫態功率計算和Bang-Bang功率控制的改進 　7.3功率前饋型改進虛擬磁鏈觀測器直接功率並網策略 　7.3.1功率前饋型IVF-DPC機理 　7.3.2基於虛擬磁鏈的功率前饋型直接功率控制模擬研究 　7.3.3實驗研究 第8章　離網運行三相四橋臂變換器的研究

　8.1三相四橋臂變換器的工作原理 　8.2基於單周控制的雙閉環控制策略 　8.2.1離網運行三相四橋臂變換器的總體結構 　8.2.2基於單周控制的四橋臂逆變電壓信號生成方法 　8.2.3雙閉環系統控制策略 　8.3系統模擬與分析 　8.3.1穩態模擬 　8.3.2動態模擬 第9章　衝擊性負載辨識與暫態功率補償 　9.1無補償發電系統衝擊性負載特性 　9.1.1微燃機控制系統輸出功率特性 　9.1.2PWM整流器功率傳輸特性 　9.1.3負載衝擊擾動時系統回應的時域分析 　9.2衝擊性負載辨識 　9.2.1逆變器功率傳輸特性 　9.2.2負載辨識及其直流端等效 　9.3暫態功率快速補償控制

　9.3.1補償控制系統結構 　9.3.2暫態功率跟蹤控制 　9.3.3微燃機輸出功率預測方法 　9.3.4暫態功率補償控制器設計 　9.3.5模擬分析 第10章基於超級電容儲能的衝擊補償實驗模擬 　10.1實驗系統物理類比等效方法 　10.2類比實驗系統構建 　10.2.1系統結構 　10.2.2微燃機衝擊負載時輸出特性類比 　10.2.3微燃機啟停模型及類比 　10.3補償系統暫態功率控制實驗 　10.3.1衝擊載入暫態功率快速補償 　10.3.2衝擊減載暫態功率快速吸收 參考文獻 名詞索引

渦流損耗進入發燒排行的影片

高周波感應硬化與前熱處理對AISI 6140和AISI 5140鋼料表面硬化特性之影響

為了解決渦流損耗的問題，作者張易中 這樣論述：

本研究使用AISI 5140、AISI 6140合金鋼試棒做為實驗組再以AISI 1045碳鋼做為比對，個別做正常化、850℃/880℃調質、850℃/880℃滲碳兩小時與四小時等七種方法進行前熱處理，前熱處理後試棒再使用四個感應硬化參數進行高周波感應硬化。四個感應硬化參數由兩種線圈輸入功率(95kW與90kW)及兩種線圈走速(20mm/s與25mm/s)組合而成，再使用微小維氏量測表層到心部的硬度分布以及利用顯微鏡觀察顯微組織變化。經880℃調質及滲碳前熱處理的AISI 6140、AISI 5140 合金鋼試棒的表面最高硬度值如後: AISI 6140 合金鋼經880℃滲碳兩小時與經880

℃調質熱處理試棒的表面最高硬度為781HV與660HV； AISI 5140 合金鋼經880℃滲碳兩小時與經880℃調質熱處理試棒的表面最高硬度為720HV與640HV。由此看出增加表層含碳量能夠增加表層的最高硬度。AISI 6140、AISI 5140合金鋼試棒分別使用880℃調質熱處理與880℃滲碳熱處理後以95KW-20mm/s參數感應硬化後硬度量測結果如後，發現AISI 6140試棒調質熱處理表層為硬度為806HV，有效硬化深度為1.85mm；AISI 5140試棒調質熱處理表層為硬度為773HV，有效硬化深度為1.76mm；AISI 6140試棒滲碳兩小時熱處理表層硬度為915HV，

有效硬化深度為1.98mm； AISI 5140試棒滲碳兩小時熱處理表層硬度為865HV，有效硬化深度為1.97mm，發現滲碳可提升表層最高硬度及有效硬化深度。以AISI 6140、AISI 5140、AISI 1045鋼料試棒經880℃滲碳熱處理個別滲碳兩小時與四小時再分別使用95kW-20mm/s參數感應硬化後硬度量測結果，AISI 6140合金鋼滲碳兩小時的有效化深度為1.98mm，滲碳四小時的有效硬化深度為2.13mm； AISI 5140合金鋼試棒滲碳兩小時的有效化深度為1.89mm，滲碳四小時的有效硬化深度為2.08mm； AISI 1045碳鋼滲碳兩小時的有效化深度為1.88mm

，滲碳四小時的有效硬化深度為2.00mm。由此可看出增加滲碳時間可增加有效硬化深度。AISI 6140鋼棒經880℃滲碳兩小時後分別以95kW-20 mm/s、90kW-25mm/s參數感應硬化後硬度量測結果，經由95kW-20 mm/s參數感應硬化試棒的表層最高硬度為915HV，有效硬化深度為1.98mm；90kW-25mm/s參數感應硬化試棒的表層最高硬度為827HV，有效硬化深度為1.37mm。可看出感應硬化參數對鋼料的表層硬度與有效硬化深度有顯著的影響。由實驗結果得知AISI 6140合金鋼相較於AISI 5140合金鋼不論是經調質或滲碳前處理皆有較高的有效應化深度以及最高表層硬度值，

其原因為AISI 6140合金鋼中加入釩元素能有效提升其表面最高硬度及有效硬化深度，在同樣前熱處理與材料的狀況時，比較以95kW-20mm/s與90kW-25mm/s兩組參數感應硬化後硬度量測結果，發現較慢線圈走速及較高線圈輸入功率，因入熱量的提升可使表層組織較快且較大範圍變態成沃斯田體，感應硬化後變態成較多的麻田散體，可有效提升試棒表層硬度及有效硬化深度。透過觀察XRD的角度可知道AISI 5140合金鋼三支主峰分別位於44.60°(110)、64.80°(200)、82.21°(220) 可以看出介於鐵的繞射峰與鉻的繞射峰之間，而XPS可透過電子伏特確認原子鍵結，將單元素能譜圖經過分峰後可

以看出兩個峰分別是530eV、531.8eV分別對映V-O與V-C-O。

ANSYS Workbench 18.0有限元分析案例詳解

為了解決渦流損耗的問題，作者丁金濱 這樣論述：

本書以ANSYS公司有限元分析軟體Workbench 18.0為操作平臺，詳細介紹了軟體的功能及應用。   全書共分為19章，首先以各個分析模組為基礎，介紹ANSYS Workbench 18.0的建模、網格劃分、分析設置、結果後處理，然後以專案範例為指導，講解Workbench在結構靜力學分析、模態分析、諧回應分析、回應譜分析、隨機振動分析、瞬態動力學分析、接觸分析、顯示動力學分析、複合材料分析、疲勞分析、多體動力學分析、穩態熱力學分析、瞬態熱力學分析、流體動力學分析、電場分析、磁場分析及多物理場耦合分析中的應用。隨書附贈書中案例所用的原始檔案，供讀者在學習本書時進行操作練習和參考。   本

書工程實例豐富，講解詳盡，內容安排循序漸進，既適合理工院校土木工程、機械工程、力學、電氣工程、能源、電子通信、航空航太等相關專業的高年級本科生、研究生及教師使用，也可以作為相關工程技術人員從事工程研究的參考書。 丁源，高級工程師，已從事機械設計及模擬計算工作十餘年。精通ANSYS、AutoCAD、Pro/Engineer、Fluent等軟體，曾出版《UG NX 8.0中文版從入門到精通》等計算。 第1章 有限元基本理論 1 1.1 有限元法發展綜述 1 1.1.1 有限元法的孕育過程及誕生和發展 2 1.1.2 有限元法的基本思想 2 1.1.3 有限元

的應用及其發展趨勢 4 1.2 有限元分析基本理論 6 1.2.1 有限元分析的基本概念和計算步驟 6 1.2.2 基於最小勢能原理的有限元法 13 1.2.3 杆系結構的非線性分析理論 17 1.2.4 穩定計算理論 26 1.3 本章小結 28 第2章 ANSYS Workbench 18.0概述 29 2.1 ANSYS Workbench 18.0平臺及模組 29 2.1.1 Workbench平臺介面 30 2.1.2 功能表列 30 2.1.3 工具列 36 2.1.4 工具箱 36 2.2 DesignModeler 18.0幾何建模 40 2.2.1 DesignModele

r幾何建模平臺 40 2.2.2 功能表列 41 2.2.3 工具列 48 2.2.4 常用命令列 50 2.2.5 Tree Outline（模型樹） 50 2.2.6 DesignModeler幾何建模實例—— 連接板 52 2.3 ANSYS SpaceClaim Direct Modeler 幾何建模 60 2.3.1 SpaceClaim幾何建模平臺 60 2.3.2 功能表選項卡 61 2.4 ANSYS SpaceClaim Direct Modeler 幾何建模實例 64 2.5 ANSYS Meshing 18.0網格劃分平臺 68 2.5.1 Meshing網格劃分適用領域

68 2.5.2 Meshing網格劃分方法 68 2.5.3 Meshing網格默認設置 71 2.5.4 Meshing網格尺寸設置 72 2.5.5 Meshing網格Patch Conforming 選項 75 2.5.6 Meshing網格膨脹層設置 79 2.5.7 Meshing網格高級選項 80 2.5.8 Meshing網格評估統計 81 2.6 ANSYS Meshing 18.0網格劃分實例 81 2.6.1 應用實例1——網格尺寸控制 81 2.6.2 應用實例2——掃掠網格劃分 87 2.6.3 外部網格導入實例1——CDB網格 導入 93 2.6.4 外部網格導入

實例2——CDB網格 導入 97 2.7 ANSYS Mechanical 18.0後處理 99 2.7.1 查看結果 99 2.7.2 結果顯示 102 2.7.3 變形顯示 102 2.7.4 應力和應變 103 2.7.5 接觸結果 104 2.7.6 自訂結果顯示 104 2.8 本章小結 105 第3章 結構靜力學分析案例詳解 106 3.1 線性靜力分析簡介 106 3.1.1 線性靜力分析 106 3.1.2 線性靜力分析流程 107 3.1.3 線性靜力分析基礎 107 3.2 靜力學分析實例1——實體靜力 分析 108 3.2.1 問題描述 108 3.2.2 啟動Work

bench並建立分析專案 108 3.2.3 導入創建幾何體 109 3.2.4 添加材料庫 109 3.2.5 添加模型材料屬性 111 3.2.6 劃分網格 112 3.2.7 施加載荷與約束 112 3.2.8 結果後處理 114 3.2.9 保存與退出 115 3.2.10 讀者演練 116 3.3 靜力學分析實例2——梁單元線性靜力 分析 116 3.3.1 問題描述 116 3.3.2 啟動Workbench並建立分析專案 117 3.3.3 創建幾何體 117 3.3.4 添加材料庫 121 3.3.5 添加模型材料屬性 122 3.3.6 劃分網格 123 3.3.7 施加載荷

與約束 124 3.3.8 結果後處理 125 3.3.9 保存與退出 126 3.3.10 讀者演練 127 3.4 靜力學分析實例3——板單元靜力分析 127 3.4.1 問題描述 128 3.4.2 啟動Workbench並建立分析專案 128 3.4.3 導入創建幾何體 128 3.4.4 添加材料庫 129 3.4.5 添加模型材料屬性 130 3.4.6 劃分網格 130 3.4.7 施加載荷與約束 131 3.4.8 結果後處理 132 3.4.9 保存與退出 133 3.4.10 讀者演練 133 3.5 靜力學分析實例4——子模型靜力分析 134 3.5.1 問題描述 134

3.5.2 啟動Workbench並建立分析專案 134 3.5.3 導入創建幾何體 134 3.5.4 添加材料庫 135 3.5.5 添加模型材料屬性 137 3.5.6 劃分網格 138 3.5.7 施加載荷與約束 138 3.5.8 結果後處理 140 3.5.9 子模型分析 141 3.5.10 保存並退出 145 3.6 本章小結 145 第4章 模態分析案例詳解 146 4.1 結構動力學分析簡介 146 4.1.1 結構動力學分析 146 4.1.2 結構動力學分析的阻尼 147 4.2 模態分析簡介 147 4.2.1 模態分析 147 4.2.2 模態分析基礎 148

4.2.3 預應力模態分析 148 4.3 模態分析實例1——模態分析 149 4.3.1 問題描述 149 4.3.2 啟動Workbench並建立分析專案 149 4.3.3 創建幾何體 150 4.3.4 添加材料庫 150 4.3.5 添加模型材料屬性 152 4.3.6 劃分網格 153 4.3.7 施加載荷與約束 153 4.3.8 結果後處理 154 4.3.9 保存與退出 157 4.4 模態分析實例2——有預應力模態分析 157 4.4.1 問題描述 157 4.4.2 啟動Workbench並建立分析專案 157 4.4.3 創建幾何體 158 4.4.4 添加材料庫 15

8 4.4.5 添加模型材料屬性 160 4.4.6 劃分網格 161 4.4.7 施加載荷與約束 161 4.4.8 模態分析 163 4.4.9 後處理 163 4.4.10 保存與退出 165 4.5 模態分析實例3——有預應力模態分析 165 4.5.1 問題描述 165 4.5.2 修改外載荷資料 166 4.5.3 模態分析 166 4.5.4 後處理 166 4.5.5 保存與退出 168 4.5.6 結論 168 4.6 本章小結 168 第5章 諧回應分析案例詳解 169 5.1 諧回應分析簡介 169 5.1.1 諧回應分析 169 5.1.2 諧回應分析的載荷與輸出 1

70 5.1.3 諧回應分析通用方程 170 5.2 諧回應分析實例1——梁單元諧回應分析 170 5.2.1 問題描述 170 5.2.2 啟動Workbench並建立分析專案 171 5.2.3 創建模態分析項目 172 5.2.4 材料選擇 172 5.2.5 施加載荷與約束 172 5.2.6 模態分析 174 5.2.7 後處理 174 5.2.8 創建諧回應分析項目 176 5.2.9 施加載荷與約束 176 5.2.10 諧回應計算 177 5.2.11 結果後處理 178 5.2.12 保存與退出 179 5.3 諧回應分析實例2——實體模型諧回應 分析 180 5.3.1 問

題描述 180 5.3.2 啟動Workbench並建立分析專案 180 5.3.3 材料選擇 181 5.3.4 施加載荷與約束 181 5.3.5 模態分析 183 5.3.6 後處理 183 5.3.7 諧回應分析設置和求解 185 5.3.8 諧回應計算 186 5.3.9 結果後處理 186 5.3.10 保存與退出 188 5.4 本章小結 188 第6章 回應譜分析案例詳解 189 6.1 回應譜分析簡介 189 6.1.1 頻譜的定義 189 6.1.2 回應譜分析的基本概念 190 6.2 回應譜分析實例1——簡單橋樑 回應譜分析 192 6.2.1 問題描述 192 6.

2.2 啟動Workbench並建立分析專案 193 6.2.3 導入幾何體模型 193 6.2.4 靜態力學分析 194 6.2.5 添加材料庫 194 6.2.6 劃分網格 194 6.2.7 施加約束 195 6.2.8 模態分析 197 6.2.9 結果後處理 197 6.2.10 回應譜分析 198 6.2.11 添加加速度譜 199 6.2.12 後處理 199 6.2.13 保存與退出 201 6.3 回應譜分析實例2——建築物框架 回應譜分析 201 6.3.1 問題描述 201 6.3.2 啟動Workbench並建立分析專案 202 6.3.3 導入幾何體模型 203 6.

3.4 靜態力學分析 203 6.3.5 添加材料庫 204 6.3.6 劃分網格 204 6.3.7 施加約束 205 6.3.8 模態分析 206 6.3.9 結果後處理 206 6.3.10 回應譜分析 207 6.3.11 添加加速度譜 208 6.3.12 後處理 209 6.3.13 保存與退出 210 6.4 本章小結 210 第7章 隨機振動分析案例詳解 211 7.1 隨機振動分析簡介 211 7.2 隨機振動分析實例1——簡單橋樑隨機 振動分析 212 7.2.1 問題描述 212 7.2.2 啟動Workbench並建立分析專案 213 7.2.3 導入幾何體模型 21

3 7.2.4 靜態力學分析 214 7.2.5 添加材料庫 214 7.2.6 劃分網格 215 7.2.7 施加約束 216 7.2.8 模態分析 217 7.2.9 結果後處理 217 7.2.10 隨機振動分析 219 7.2.11 添加加速度譜 219 7.2.12 後處理 220 7.2.13 保存與退出 221 7.3 隨機振動分析實例2——建築物框架隨機 振動分析 221 7.3.1 問題描述 222 7.3.2 啟動Workbench並建立分析專案 222 7.3.3 導入幾何體模型 223 7.3.4 靜態力學分析 223 7.3.5 添加材料庫 224 7.3.6 劃分網

格 224 7.3.7 施加約束 225 7.3.8 模態分析 226 7.3.9 結果後處理 226 7.3.10 隨機振動分析 227 7.3.11 添加加速度譜 227 7.3.12 後處理 228 7.3.13 保存與退出 229 7.4 本章小結 229 第8章 瞬態動力學分析案例詳解 230 8.1 瞬態動力學分析簡介 230 8.1.1 瞬態動力學分析 230 8.1.2 瞬態動力學分析基本公式 230 8.2 瞬態動力學分析實例1——蝸輪蝸杆傳動 分析 231 8.2.1 問題描述 231 8.2.2 啟動Workbench並建立分析專案 231 8.2.3 導入幾何體模型

232 8.2.4 瞬態動力學分析參數設置 233 8.2.5 添加材料庫 234 8.2.6 劃分網格 234 8.2.7 施加約束 234 8.2.8 結果後處理 235 8.2.9 保存與退出 237 8.3 瞬態動力學分析實例2——活塞運動 分析 237 8.3.1 問題描述 237 8.3.2 啟動Workbench並建立分析專案 238 8.3.3 導入幾何體模型 238 8.3.4 瞬態動力學分析屬性設置 239 8.3.5 添加材料庫 241 8.3.6 劃分網格 242 8.3.7 施加約束 242 8.3.8 結果後處理 243 8.3.9 保存與退出 244 8.4 活塞

運動優化分析 245 8.5 本章小結 247 第9章 接觸分析案例詳解 248 9.1 接觸分析簡介 248 9.2 靜態接觸分析實例——鋁合金板孔受力 分析 250 9.2.1 問題描述 250 9.2.2 啟動Workbench並建立分析專案 250 9.2.3 建立幾何體模型 250 9.2.4 添加材料庫 252 9.2.5 添加模型材料屬性 252 9.2.6 創建接觸 252 9.2.7 劃分網格 252 9.2.8 施加載荷與約束 254 9.2.9 結果後處理 254 9.2.10 保存與退出 256 9.3 本章小結 256 第10章 顯示動力學分析案例詳解 257 1

0.1 顯示動力學分析簡介 257 10.2 顯示動力學分析實例1——鋼球撞擊 金屬網分析 258 10.2.1 問題描述 259 10.2.2 啟動Workbench並建立分析 項目 259 10.2.3 啟動Workbench LS-DYNA建立 項目 260 10.2.4 材料選擇與賦予 260 10.2.5 建立專案分析 261 10.2.6 分析前處理 262 10.2.7 施加載荷 262 10.2.8 結果後處理 264 10.2.9 保存與退出 266 10.3 顯示動力學分析實例2——金屬塊 穿透鋼板分析 266 10.3.1 問題描述 266 10.3.2 啟動Workbe

nch並建立分析 項目 266 10.3.3 繪製幾何模型 267 10.3.4 材料選擇 269 10.3.5 顯示動力學分析前處理 271 10.3.6 施加約束 272 10.3.7 結果後處理 273 10.3.8 啟動AUTODYN軟體 274 10.3.9 LS-DYNA計算 276 10.3.10 保存與退出 278 10.4 本章小結 278 第11章 複合材料分析案例詳解 279 11.1 複合材料概論 279 11.2 ANSYS ACP模組功能概述 280 11.3 複合材料靜力學分析實例——複合板 受力分析 283 11.3.1 問題描述 283 11.3.2 啟動W

orkbench軟體 284 11.3.3 靜力分析項目 284 11.3.4 定義複合材料資料 285 11.3.5 資料更新 287 11.3.6 ACP複合材料定義 288 11.3.7 有限元計算 293 11.3.8 後處理 294 11.3.9 ACP專業後處理工具 294 11.3.10 保存與退出 296 11.4 本章小結 296 第12章 疲勞分析案例詳解 297 12.1 疲勞分析簡介 297 12.2 疲勞分析實例——軸疲勞分析 299 12.2.1 問題描述 299 12.2.2 啟動Workbench並建立分析 項目 300 12.2.3 導入幾何模型 300 1

2.2.4 添加材料庫 300 12.2.5 添加模型材料屬性 300 12.2.6 劃分網格 301 12.2.7 施加載荷與約束 302 12.2.8 結果後處理 303 12.2.9 添加Fatigue Tool工具 304 12.2.10 疲勞分析 304 12.2.11 保存與退出 306 12.3 本章小結 306 第13章 多體動力學分析案例詳解 307 13.1 多體動力學分析簡介 307 13.2 多體動力學分析實例——挖掘機臂 運動分析 308 13.2.1 問題描述 308 13.2.2 啟動Workbench並建立分析 項目 308 13.2.3 導入幾何模型 309

13.2.4 多體動力學分析 309 13.2.5 添加材料庫 312 13.2.6 劃分網格 312 13.2.7 施加約束 312 13.2.8 結果後處理 314 13.2.9 保存與退出 315 13.3 本章小結 316 第14章 穩態熱力學分析案例詳解 317 14.1 熱力學分析簡介 317 14.1.1 熱力學分析目的 317 14.1.2 熱力學分析 317 14.1.3 基本傳熱方式 318 14.2 穩態熱力學分析實例1——熱傳遞 分析 319 14.2.1 問題描述 319 14.2.2 啟動Workbench並建立分析 項目 319 14.2.3 導入幾何模型 3

20 14.2.4 創建分析項目 320 14.2.5 添加材料庫 321 14.2.6 添加模型材料屬性 322 14.2.7 劃分網格 323 14.2.8 施加載荷與約束 323 14.2.9 結果後處理 324 14.2.10 保存與退出 326 14.3 穩態熱力學分析實例2——熱對流分析 326 14.3.1 問題描述 327 14.3.2 啟動Workbench並建立分析 項目 327 14.3.3 導入幾何模型 327 14.3.4 創建分析項目 328 14.3.5 添加材料庫 328 14.3.6 添加模型材料屬性 330 14.3.7 劃分網格 330 14.3.8 施加

載荷與約束 331 14.3.9 結果後處理 332 14.3.10 保存與退出 333 14.3.11 讀者演練 333 14.4 穩態熱力學分析實例3——熱輻射分析 334 14.4.1 案例介紹 334 14.4.2 啟動Workbench並建立分析 項目 334 14.4.3 定義材料參數 334 14.4.4 導入模型 335 14.4.5 劃分網格 335 14.4.6 定義荷載 337 14.4.7 後處理 338 14.4.8 保存並退出 340 14.5 本章小結 340 第15章 瞬態熱力學分析案例詳解 341 15.1 熱力學分析簡介 341 15.1.1 瞬態熱力學分

析目的 341 15.1.2 瞬態熱力學分析 341 15.2 瞬態熱力學分析實例1——散熱片瞬態 熱學分析 342 15.2.1 問題描述 342 15.2.2 啟動Workbench並建立分析 項目 342 15.2.3 創建瞬態熱分析 342 15.2.4 施加載荷與約束 343 15.2.5 後處理 343 15.2.6 保存與退出 344 15.3 瞬態熱學分析實例2——高溫鋼球瞬態 熱學分析 344 15.3.1 問題描述 344 15.3.2 啟動Workbench並建立分析 項目 345 15.3.3 創建瞬態熱分析 345 15.3.4 施加載荷與約束 346 15.3.5

後處理 347 15.3.6 保存與退出 348 15.4 本章小結 348 第16章 流體動力學分析案例詳解 349 16.1 流體動力學分析簡介 349 16.1.1 流體動力學分析 349 16.1.2 CFD基礎 352 16.2 流體動力學實例1——CFX內流場 分析 359 16.2.1 問題描述 360 16.2.2 啟動Workbench並建立分析 項目 360 16.2.3 創建幾何體模型 360 16.2.4 網格劃分 361 16.2.5 流體動力學前處理 362 16.2.6 流體計算 364 16.2.7 結果後處理 365 16.3 流體動力學實例2——Fluen

t流場分析 367 16.3.1 問題描述 367 16.3.2 軟體啟動與保存 368 16.3.3 導入幾何資料檔案 368 16.3.4 網格設置 369 16.3.5 進入Fluent平臺 371 16.3.6 材料選擇 373 16.3.7 設置幾何屬性 373 16.3.8 流體邊界條件 374 16.3.9 求解器設置 375 16.3.10 結果後處理 376 16.3.11 Post後處理 378 16.4 流體動力學實例3——Icepak流場分析 380 16.4.1 問題描述 382 16.4.2 軟體啟動與保存 382 16.4.3 導入幾何資料檔案 383 16.4.

4 添加Icepak模組 384 16.4.5 求解分析 387 16.4.6 Post後處理 389 16.4.7 靜態力學分析 390 16.5 本章小結 392 第17章 電場分析案例詳解 393 17.1 電磁場基本理論 393 17.1.1 麥克斯韋方程 393 17.1.2 一般形式的電磁場微分方程 394 17.1.3 電磁場中常見邊界條件 395 17.1.4 ANSYS Workbench平臺電磁 分析 396 17.1.5 ANSOFT軟體電磁分析 396 17.2 Maxwell靜態電場分析實例——同軸電纜 電場計算 397 17.2.1 啟動Maxwell 16.0並

建立分析 項目 398 17.2.2 建立幾何模型 398 17.2.3 建立求解器及求解域 400 17.2.4 添加材料 400 17.2.5 邊界條件設置 401 17.2.6 求解計算 402 17.2.7 圖表顯示 403 17.2.8 Workbench平臺中載入Maxwell 工程檔 405 17.2.9 保存與退出 405 17.3 Maxwell直流傳導分析實例——焊接位置 的電場分析 405 17.3.1 啟動Workbench並建立分析 項目 406 17.3.2 幾何模型導入 406 17.3.3 建立求解器 407 17.3.4 添加材料 407 17.3.5 邊界條

件設置 408 17.3.6 求解計算 409 17.3.7 網格劃分 409 17.3.8 後處理 410 17.3.9 保存與退出 411 17.4 本章小結 411 第18章 磁場分析案例詳解 412 18.1 ANSOFT軟體磁場分析 412 18.2 Maxwell靜態磁場分析實例—— 磁場力計算 413 18.2.1 啟動Workbench並建立分析 項目 413 18.2.2 建立幾何模型 414 18.2.3 建立求解器及求解域 418 18.2.4 添加材料 419 18.2.5 邊界條件設置 419 18.2.6 求解計算 420 18.2.7 參數化掃描 422 18.

2.8 保存與退出 423 18.3 Maxwell渦流磁場分析實例——金屬塊 渦流損耗 424 18.3.1 啟動Workbench並建立分析 項目 424 18.3.2 幾何模型的導入 425 18.3.3 建立求解器 425 18.3.4 添加材料 426 18.3.5 邊界條件設置 426 18.3.6 求解計算 427 18.3.7 損耗計算 429 18.3.8 保存與退出 429 18.4 Maxwell瞬態磁場分析實例——金屬塊 渦流損耗 430 18.4.1 啟動Workbench並建立分析 項目 430 18.4.2 建立求解器 431 18.4.3 建立幾何模型 431

18.4.4 添加材料 432 18.4.5 邊界條件設置 433 18.4.6 網格劃分 434 18.4.7 求解計算 435 18.4.8 圖表顯示 437 18.4.9 3D圖表顯示 438 18.4.10 保存與退出 439 18.5 本章小結 439 第19章 多物理場耦合分析案例詳解 440 19.1 多物理場耦合分析簡介 440 19.1.1 多物理場耦合分析 440 19.1.2 多物理場應用場合 441 19.2 耦合實例1——Maxwell和Mechanical線圈 電磁結構瞬態耦合 442 19.2.1 問題描述 442 19.2.2 軟體啟動與保存 443 19.2

.3 導入幾何資料檔案 443 19.2.4 求解器與求解域的設置 444 19.2.5 賦予材料屬性 444 19.2.6 添加激勵 445 19.2.7 模型檢查與計算 447 19.2.8 後處理 448 19.2.9 創建電磁分析環境 449 19.2.10 創建力學分析和資料共用 450 19.2.11 材料設置 451 19.2.12 網格劃分 452 19.2.13 添加邊界條件與映射激勵 452 19.2.14 求解計算 454 19.2.15 後處理 454 19.2.16 關閉Workbench平臺 455 19.3 耦合實例2——FLUENT和Mechanical 流體結

構耦合分析 455 19.3.1 載入工程檔 455 19.3.2 結構力學計算 455 19.3.3 材料設置 457 19.3.4 網格劃分 458 19.3.5 添加邊界條件與映射激勵 458 19.3.6 求解計算 459 19.3.7 後處理 460 19.3.8 讀者演練 460 19.4 耦合實例3——Maxwell和Mechanical 線圈電磁結構瞬態耦合 461 19.4.1 問題描述 461 19.4.2 軟體啟動與保存 461 19.4.3 導入幾何資料檔案 461 19.4.4 求解器與求解域的設置 462 19.4.5 賦予材料屬性 463 19.4.6 添加激勵

464 19.4.7 模型檢查與計算 466 19.4.8 後處理 467 19.4.9 創建力學分析和資料共用 469 19.4.10 材料設置 470 19.4.11 網格劃分 471 19.4.12 添加邊界條件與映射激勵 471 19.4.13 求解計算 473 19.4.14 後處理 473 19.4.15 關閉Workbench平臺 474 19.5 耦合實例4——Maxwell和Icepak電磁 熱流耦合 474 19.5.1 問題描述 474 19.5.2 軟體啟動與保存 475 19.5.3 建立電磁分析 475 19.5.4 幾何模型的建立 476 19.5.5 求解域的設

置 480 19.5.6 賦予材料屬性 480 19.5.7 添加激勵 481 19.5.8 分析步創建 482 19.5.9 模型檢查與計算 482 19.5.10 後處理 483 19.5.11 創建幾何資料共用 484 19.5.12 添加Icepak模組 485 19.5.13 求解分析 488 19.5.14 Post後處理 490 19.6 本章小結 491 附錄A Simplorer電力電子系統模擬模組 492 附錄B ANSYS Workbench平臺ACT 模組 496 參考文獻 498

高周波表面感應硬化與前熱處理對AISI 1045與AISI 5140鋼料之影響

為了解決渦流損耗的問題，作者林國維 這樣論述：

本研究對AISI 1045與AISI 5140鋼料試棒個別先使用正常化、850/880℃調質與滲碳進行前熱處理，接著使用兩種線圈輸入功率(90與95kW)與三種線圈移動走速(20、25與30 mm/s)，制定六種感應參數的組合，以此組合對各種試棒分別進行高周波感應硬化。接著對感應硬化後試樣進行硬度試驗、顯微組織觀察與X光繞射分析。根據兩種鋼料試棒分別在850/880℃滲碳後直接淬火硬度試驗結果，AISI 1045碳鋼的滲碳硬化層深度(Case hardening depth, CHD) 分別為0.39與0.44mm，表層硬度分別為679.3與709.7HV；AISI 5140合金鋼的滲碳硬化

層深度分別為0.44與0.54mm，表層硬度分別為720HV與750HV。由此可知，AISI 5140合金鋼滲碳的硬化效果較佳。比較850/880℃滲碳後直接淬火的試棒與經850/880℃滲碳-回火後採95kW-20mm/s參數組合進行感應硬化的試棒的硬度實驗結果得知: AISI 1045碳鋼感應硬化後的試棒表層硬度較直接淬火試棒分別提高108.8及114.3HV; AISI 5140合金鋼感應硬化試棒的表層硬度較直接淬火試棒分別提高約134.2及115.7HV。對兩種鋼料的試棒進行不同前熱處理後，再以相同的感應參數做感應硬化。發現AISI 5140合金鋼的表層硬度值增加了30~40HV，有效

硬化深度(Effective case depth, ECD) 增加了0.1~0.3mm。AISI 5140合金鋼試棒經不同前熱處理後，分別使用90kW-30mm/s與95kW-20mm/s參數組合進行感應硬化。與原材試棒經相同感應硬化處理的硬度試驗結果進行比較。發現滲碳-回火熱處理試棒以90kW-30mm/s與95kW-20mm/s參數組合進行感應硬化後，表層硬度分別提升165.1與127.8HV；經調質處理試棒分別提升80.5與25.6HV；經正常化處理試棒分別提升13.5與11.4HV。經滲碳-回火熱處理試棒的有效硬化深度分別提升0.38與0.44mm；經調質處理試棒分別提升0.40與0

.42mm；經正常化處理試棒分別提升0.11與0.07mm。其中，線圈輸入功率越高且線圈移動走速越慢，表層硬度越硬且有效硬化深度越深。比較同種鋼料經滲碳-回火後進行感應硬化的試棒與滲碳直接淬火試棒X光繞射結果，發現經感應硬化試棒的硬化層的(110)M繞射峰的FWHM較寬且強度較低。比較採相同前熱處理及感應硬化處理的AISI 1045與AISI 5140鋼料的試棒，發現AISI 5140合金鋼試棒的硬化層的(110)M繞射峰的FWHM較寬且強度較低。