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电磁金属环板在磁场中的变形

李星  
【摘要】:金属结构在磁场环境下的弹塑性变形,是现代大型能源装置等高科技设备中中常常会遇到的问题,是涉及了电磁物理与固体力学交叉的新兴研究领域。而金属环板在磁场中的变形及屈曲也是很多大型构件需要考虑的问题。本文借助电磁场的Maxwell方程组,从理论上推导得到了金属环板在横向磁场中的受力及其变形,结合边界条件得到了环板内的磁感应强度、涡电流密度、电磁体积力及其等效磁压力表达式。然后根据能量准则,分析得到了环板发生弹性和塑性皱曲的临界磁压力公式。 在数值上,利用轴对称八节点等参有限单元法,在二维情形下计算得到了在一定磁压力作用下,金属环板在径向的弹性及其塑性变形,同时得到了环板的径向变形随表面磁压力和自身的参数之间的变化关系。说明:环板的径向变形随着磁压力的增大而增大。 然后根据圆环板皱曲变形的特征,采用三维有限单元法,忽略板在径向的变形,对环板在一定磁压力作用下的弹性皱曲变形进行了计算,得到了环板的皱曲曲线为近似于正弦线的比较规则的曲线,并且得到曲线波动的峰值随着表面磁压力的增大而逐渐增大。


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