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脉冲强磁场工程应用

大学科普 2024年第2期18卷 40-41页

作者：曹全梁韩小涛华中科技大学国家脉冲强磁场科学中心湖北武汉

脉冲强磁场具有独特的非接触力能效应,可与金属或磁性材料相互作用产生强电磁力场,是实现材料形貌和性能调控、催生电磁新技术的重要途径,在航空航天、新能源和国防军工等领域具有广泛应用价值。一、脉冲强磁场在航空航天领域中的应用... 详细信息

脉冲强磁场具有独特的非接触力能效应,可与金属或磁性材料相互作用产生强电磁力场,是实现材料形貌和性能调控、催生电磁新技术的重要途径,在航空航天、新能源和国防军工等领域具有广泛应用价值。一、脉冲强磁场在航空航天领域中的应用轻量化已成为航空航天等领域先进制造技术的重要发展方向,是提高运载器件承载极限能力、实现节能减排的重要技术手段。例如,飞机机体减重5公斤,可增加飞机有效商载50公斤。

关键词：国防军工脉冲强磁场航空航天先进制造技术节能减排飞机机体新能源磁性材料

脉冲强磁场实验装置虚拟仿真实验教学系统设计

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实验技术与管理 2023年第2期40卷 175-182页

作者：韩小涛曹全梁肖后秀吕以亮谌祺华中科技大学国家脉冲强磁场科学中心强电磁工程与新技术国家重点实验室湖北武汉430074

为解决脉冲强磁场实验装置难以直接用于实验教学问题,构建了脉冲强磁场实验装置虚拟仿真实验教学系统。通过设计认知学习、虚拟装配、参数设计等多个不同模块层级的虚拟训练,旨在使学生充分了解和掌握脉冲强磁场实验装置的组成、工作原... 详细信息

为解决脉冲强磁场实验装置难以直接用于实验教学问题,构建了脉冲强磁场实验装置虚拟仿真实验教学系统。通过设计认知学习、虚拟装配、参数设计等多个不同模块层级的虚拟训练,旨在使学生充分了解和掌握脉冲强磁场实验装置的组成、工作原理和基本设计方法。该虚拟仿真系统开辟了大科学装置实验教学新路径,在学生工程实践能力培养、科研反哺教学、学科交叉融合等方面取得了显著成效。

关键词：大科学装置脉冲强磁场实验装置虚拟仿真实验教学

高应变速率下TA1纯钛薄板的J-C本构及失效模型研究

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锻压技术 2023年第3期48卷 236-243页

作者：黄艺帆董芃欣吴泽霖曹全梁谌祺韩小涛华中科技大学国家脉冲强磁场科学中心湖北武汉430074 华中科技大学强电磁工程与新技术国家重点实验室湖北武汉430074

为探究TA1纯钛的动态力学性能,对0.5 mm厚度的TA1纯钛薄板试样进行了准静态以及不同应变速率下的动态拉伸实验,建立了能够真实反映TA1纯钛在高应变速率和较大应变范围内的塑性变形特征的Johnson-Cook(J-C)本构模型,并对原始模型进行了修... 详细信息

为探究TA1纯钛的动态力学性能,对0.5 mm厚度的TA1纯钛薄板试样进行了准静态以及不同应变速率下的动态拉伸实验,建立了能够真实反映TA1纯钛在高应变速率和较大应变范围内的塑性变形特征的Johnson-Cook(J-C)本构模型,并对原始模型进行了修正;同时,对不同缺口半径的TA1纯钛拉伸试样进行了准静态拉伸实验,建立了基于应力三轴度的失效模型。将建立的J-C本构与失效模型应用于LS-Dyna中进行仿真模拟,并与实验数据对比,验证了模型的有效性与实用性。

关键词： TA1纯钛动态力学性能本构模型失效模型应力三轴度

电流丝法在电磁成形线圈电流和工件电磁力计算中的应用

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电工技术学报 2018年第18期33卷 4181-4190页

作者：黎镇浩曹全梁赖智鹏韩小涛李亮华中科技大学国家脉冲强磁场科学中心武汉430074 华中科技大学电气与电子工程学院武汉430074

电磁成形系统中线圈放电电流和工件电磁力的精确求解对于探究工件的动态变形行为及优化电磁参数至关重要。目前有限元法被广泛用于计算上述两个参数,但在电磁场-结构场耦合计算的过程中,当工件存在大/复杂变形时易引起空气网格畸变,进... 详细信息

电磁成形系统中线圈放电电流和工件电磁力的精确求解对于探究工件的动态变形行为及优化电磁参数至关重要。目前有限元法被广泛用于计算上述两个参数,但在电磁场-结构场耦合计算的过程中,当工件存在大/复杂变形时易引起空气网格畸变,进而导致电磁计算精度低、收敛性差及计算耗时长等问题。为此,基于电流丝法研究电磁成形线圈电流和工件电磁力的求解方法,并以COMSOL有限元数值分析结果为基准对比分析传统型和改进型电流丝法的求解性能。研究表明,所提出的改进型电流丝法因对线圈各匝导线进行了细分而显著提升了等效电路模型中丝单元互感及互感梯度的计算精度,进而能更准确地反映趋肤效应下的线圈电流和工件电磁力分布特征。在此基础上,探究改进型电流丝法在不同放电频率、导线尺寸及工件形状等条件下的参数求解性能,进一步验证了所提方法在电磁成形系统中的有效性和适用性。

关键词：电流丝法放电电流电磁力电磁成形脉冲强磁场

大型铝合金曲面件在电磁渐进成形首次放电条件下的起皱行为研究

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中国材料进展 2016年第4期35卷 284-291,261页

作者：龚航黄亮李建军戴亚雄曹全梁韩小涛李亮华中科技大学材料学院材料成形与模具技术国家重点实验室湖北武汉430074 华中科技大学国家脉冲强磁场科学中心湖北武汉430074

针对大型铝合金曲面件电磁渐进成形技术,采用整体压边和分块变压边力压边的方式,研究了电磁渐进成形工艺中首次放电后板料的起皱现象和规律,揭示了压边力对电磁渐进成形首次放电过程中板料起皱和材料塑性流动行为的影响。结果表明:数值... 详细信息

针对大型铝合金曲面件电磁渐进成形技术,采用整体压边和分块变压边力压边的方式,研究了电磁渐进成形工艺中首次放电后板料的起皱现象和规律,揭示了压边力对电磁渐进成形首次放电过程中板料起皱和材料塑性流动行为的影响。结果表明:数值模拟结果预测出的首次放电后易起皱区域为板料的法兰区和悬空侧壁区,与实验结果一致;整体压边方式下法兰区域和悬空侧壁区域无起皱的临界压边力分别为8.4 kN和21.6 kN;分块变压边力方式下,最靠近局部塑性变形区的压边分块上的法兰区域无起皱临界压边力为8.4 kN,最靠近悬空区的对称的两个压边分块上的悬空侧壁区域无起皱临界压边力为23.8 kN,且相比于整体压边方式的无起皱临界条件下,在分块压边方式的无起皱临界条件下板料的变形流动能力得以明显提高。

关键词：大型铝合金曲面件分块压边起皱电磁渐进成形

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5083铝合金高速率电磁变形机理研究

5083铝合金高速率电磁变形机理研究

第三届全国电磁冶金与强磁场材料科学会议

作者：谌祺韩小涛吴佳玮曹全梁李亮华中科技大学国家脉冲强磁场科学中心华中科技大学强电磁工程与新技术国家重点实验室

＜正＞1.研究背景电磁成形制造技术是突破目前轻质合金材料成形制造瓶颈的一种重要途径。本工作主要利用可简化为一维单向拉伸形式电磁胀环实验[1,2],研究不同电磁条件下5083铝合金变形行为并与准静态单向拉伸实验对比。利用EBSD和TEM... 详细信息

＜正＞1.研究背景电磁成形制造技术是突破目前轻质合金材料成形制造瓶颈的一种重要途径。本工作主要利用可简化为一维单向拉伸形式电磁胀环实验[1,2],研究不同电磁条件下5083铝合金变形行为并与准静态单向拉伸实验对比。利用EBSD和TEM对变形前后材料的微观结构进行了系统研究以揭示电磁脉冲成形的增塑机理。

关键词：铝合金电磁成形变形行为微观结构增塑机理

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电磁制造新技术及进展

电磁制造新技术及进展

第五届全国电磁冶金与强磁场材料科学年会

作者：李亮韩小涛曹全梁吕以亮赖智鹏华中科技大学

脉冲强磁场可以直接作用于物质磁矩,能够改变电子自旋和电子轨道状态,进而调控物质特性,是调控新物性、发现新规律、实现技术变革的重要手段。我国的脉冲强磁场设施是"十一五"期间投资建设的十二项重大科技基础设施之一,创造了64T脉冲... 详细信息

脉冲强磁场可以直接作用于物质磁矩,能够改变电子自旋和电子轨道状态,进而调控物质特性,是调控新物性、发现新规律、实现技术变革的重要手段。我国的脉冲强磁场设施是"十一五"期间投资建设的十二项重大科技基础设施之一,创造了64T脉冲平顶磁场和45T/50Hz高重复频率磁场等5项脉冲磁场参数世界纪录,取得了包括发现第三种规律新型量子振荡等在内的一大批原创成果。同时,脉冲强磁场设施建设期间突破的高参数脉冲磁体、高功率密度电源及高精度时序控制等诸多关键技术可应用到材料制备、成形加工及装备制造等传统制造领域,通过强磁场下"电-磁-力-热"效应的可控加载来突破传统制造技术无法解决的关键难题,开拓了以大电流、强磁场、高能量密度、高功率密度等高电磁参数强电磁技术为载体的先进电磁制造新方向,在轻质构件成形加工和永磁设备整体充退磁等领域具有重要的应用价值。本报告主要汇报近些年国家脉冲强磁场科学中心在脉冲强磁场设施建设及电磁制造技术方面的研究进展。图1示出了脉冲强磁场设施的主要部件图;图2示出了磁场五级调控的电磁成形装备样机及所成形的壳体样件(直径1.378米,国内外最大尺度):图3示出了高矫顽力高速永磁电机整体充磁样机及充磁效果。

关键词：强磁场先进电磁制造电磁成形电磁焊接整体充磁

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脉冲强磁场实验装置及强磁场技术应用

脉冲强磁场实验装置及强磁场技术应用

第三届全国电磁冶金与强磁场材料科学会议

作者：李亮韩小涛彭涛丁洪发曹全梁谌祺华中科技大学国家脉冲强磁场科学中心

＜正＞1.装置介绍脉冲强磁场实验装置是我国"十一五"期间投资建设的国家重大科技基础设施之一,也是教育部直属高校建设的第一个国家大科学工程项目。该装置于2008年4月开工建设,2013年10月建设完成,实验装置接受国际评估,2014年10月通... 详细信息

＜正＞1.装置介绍脉冲强磁场实验装置是我国"十一五"期间投资建设的国家重大科技基础设施之一,也是教育部直属高校建设的第一个国家大科学工程项目。该装置于2008年4月开工建设,2013年10月建设完成,实验装置接受国际评估,2014年10月通过国家验收,正式对外开放共享。装置多项技术指标达到国际一流水平,其中脉冲磁场强度达到90.6T,使我国成为继美国、德国后世界上第三个突破90T大关的国家;研制了电容型、发电机

关键词：脉冲强磁场实验装置脉冲强磁场成形技术充磁方法

大型铝合金板件的电磁成形技术研究及装置研制

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大型铝合金板件的电磁成形技术研究及装置研制

第三届全国电磁冶金与强磁场材料科学会议

作者：韩小涛曹全梁赖智鹏黄玉杰谌祺李亮华中科技大学国家脉冲强磁场科学中心华中科技大学强电磁工程与新技术国家重点实验室

＜正＞1.研究背景大型铝合金板管类零件的成形制造是实现航空航天、汽车等领域轻量化的重要途径。为解决现有大型构什成形受压力机台面限制的问题,提出了一种以电磁力代替传统机械压力的新型电磁脉冲压边方法。在此基础上,结合多级多向... 详细信息

＜正＞1.研究背景大型铝合金板管类零件的成形制造是实现航空航天、汽车等领域轻量化的重要途径。为解决现有大型构什成形受压力机台面限制的问题,提出了一种以电磁力代替传统机械压力的新型电磁脉冲压边方法。在此基础上,结合多级多向脉冲强磁场电磁成形理念,构建了一套压边-成形-工装一体化的电磁系统,完成了大型构件成形所需的压边力场和成形力场设计、成形装置研制及实验研究。

关键词：铝合金板管类零件电磁成形脉冲强磁场