电磁铁的动态特性的仿真与分析
材料动态测试的标准
材料动态测试的标准 ---材料测试的一站式解决方案 BOSE ElectroForce TM 系列设备基于BOSE专利的动磁技术，以绝对的技术优势替代传统的DMA/DMTA测试系统，弥补了传统设备无法克服的种种应用缺陷。不仅可以完成传统系统无法完成的大样本、高精度试验，同时还具备其他多种动/静态材料力学性能测试功能，真正一机多用，从而大幅降低投资及维护成本，是测试工程师的理想设备和完美组合。 技术优势： 大样本及成品（零件）的动态粘弹性分析 突破传统DMA/DMTA对测试力值及样本尺寸的限 制，市场上唯一的大力值，超大测试舱的动态粘 弹性分析仪，除满足标准的DMA/DMTA等测试外， 使大样本及成品甚至零件进行动态粘弹性测试成 为可能。 极高的控制及测量精度 毫克级应力加载控制和纳米级的应变测量，确保 高精度的测量结果。另外，可以完成拉、压、 弯、剪等多种物料加载模式下进行试验，还可以 精确进行过程控制，包括频率，振幅，温度，预 循环等参数，这是对传统“黑匣子”设计的一次 革命性改进。 一机多用 除应用于通用粘弹性材料（高分子材料/复合材料）的动态粘弹谱分析（DMA/DMTS）以外，此系统还可作为通用材料试验机进行疲劳测试、动态力学性能分析，真正做到从静态到动态的一站式材料测试完整解决方案。 超长的使用寿命 整个系统无轴承等任何摩擦部件，不需润滑，传统设备尚需大型空压机及气源为空气轴承提供动力，不仅降低使用寿命，而且增加维护成本，而经多年实践表明，博士系统运行达万亿亿周期不需要任何维护费用，寿命提高5倍以上。
美国BOSE公司材料动态粘弹性测试仪(DMA/DMTA) BOSE ElectroForce TM是一种革命性的材料动态力学性能分析测试系统，其集成了BOSE专利动磁线性电机 以及专利无摩擦悬挂系统，同时在一台机器上实现的高性能、高频率、高精度以及无与伦比的耐用性. BOSE ElectroForce TM应用了专利技术的Bose电磁线形电机： ▓ 高应用频率范围 – 从0.00001赫兹直至400赫兹，可输出具有优异负荷及频率特性的线性力。 ▓ 宽范围动态应力加载 – ELF3200型动态应力加载范围从数毫克至450牛顿 ▓ 高精度应力输出控制/应变响应测量 – 高电机输出力与低磁铁质量获得高加速度（200Gs）、高频率（超过400Hz）、高速度（超过3米/秒）,无摩擦阻力悬挂系统提供无比的高精度及耐用性（控制精度可达2.5毫克、6纳米）。 ▓ 高性能夹具及环境试验舱 – 提供完备的各种钛合金夹具以及精确控制的环境试验舱（冷/热、盐水、生物培养舱等）。 ▓ 高度耐用性 – 运行数亿亿个周期无需任何维护！ ▓ 使用环境洁净环保 – 无任何液压、气动系统；无任何轴承等机械摩擦部件；完全无油、无输送管道、无噪音、彻底免维护。 ▓ 安全节能 – 可直接连接普通实验室220伏电源，低能耗，极低噪音。
检测系统的静态特性和动态特性
检测系统的静态特性和动态特性 检测系统的基本特性一般分为两类：静态特性和动态特性。这是因为被测参量的变化大致可分为两种情况，一种是被测参量基本不变或变化很缓慢的情况，即所谓“准静态量”。此时，可用检测系统的一系列静态参数（静态特性）来对这类“准静态量”的测量结果进行表示、分析和处理。另一种是被测参量变化很快的情况，它必然要求检测系统的响应更为迅速，此时，应用检测系统的一系列动态参数（动态特性）来对这类“动态量”测量结果进行表示、分析和处理。 研究和分析检测系统的基本特性，主要有以下三个方面的用途。 第一，通过检测系统的已知基本特性，由测量结果推知被测参量的准确值；这也是检测系统对被测参量进行通常的测量过程。 第二，对多环节构成的较复杂的检测系统进行测量结果及（综合）不确定度的分析，即根据该检测系统各组成环节的已知基本特性，按照已知输入信号的流向，逐级推断和分析各环节输出信号及其不确定度。 第三，根据测量得到的（输出）结果和已知输入信号，推断和分析出检测系统的基本特性。这主要用于该检测系统
的设计、研制和改进、优化，以及对无法获得更好性能的同类检测系统和未完全达到所需测量精度的重要检测项目进行深入分析、研究。 通常把被测参量作为检测系统的输入（亦称为激励）信号，而把检测系统的输出信号称为响应。由此，我们就可以把整个检测系统看成一个信息通道来进行分析。理想的信息通道应能不失真地传输各种激励信号。通过对检测系统在各种激励信号下的响应的分析，可以推断、评价该检测系统的基本特性与主要技术指标。 一般情况下，检测系统的静态特性与动态特性是相互关联的，检测系统的静态特性也会影响到动态条件下的测量。但为叙述方便和使问题简化，便于分析讨论，通常把静态特性与动态特性分开讨论，把造成动态误差的非线性因素作为静态特性处理，而在列运动方程时，忽略非线性因素，简化为线性微分方程。这样可使许多非常复杂的非线性工程测量问题大大简化，虽然会因此而增加一定的误差，但是绝大多数情况下此项误差与测量结果中含有的其他误差相比都是可以忽略的。
电磁铁的特性
电磁铁的特性 按其线圈电流的性质可分为直流电磁铁和交流电磁铁；按用途不同可分为牵引电磁铁、制动电磁铁、起重电磁铁及其他类型的专用电磁铁。 牵引电磁铁主要用于自动控制设备中，用来牵引或推斥机械装置，以达到自控或遥控的目的；制动电磁铁是用来操纵制动器，以完成制动任务的电磁铁；起重电磁铁是用于起重、搬运铁磁性重物的电磁铁。 3．电磁铁根据所用电源的不同，有以下三种： ①交流电磁铁。阀用交流电磁铁的使用电压一般为交流220V，电气线路配置简单。交流电磁铁启动力较大，换向时间短。但换向冲击大，工作时温升高(外壳设有散热筋)；当阀芯卡住时，电磁铁因电流过大易烧坏，可靠性较差，所以切换频率不许超过30次／min，寿命较短。 ②直流电磁铁。直流电磁铁一般使用24V直流电压，因此需要专用直流电源。其优点是不会因铁芯卡住而烧坏(其圆筒形外壳上没有散热筋)，体积小，工作可靠，允许切换频率为120次／min，换向冲击小，使用寿命较长。但启动力比交流电磁铁小。 ③本整型电磁铁。本整型指交流本机整流型。这种电磁铁本身带有半波整流器，可以在直接使用交流电源的同时，具有直流电磁铁的结构和特性。 1、首先是电源设计，即线圈两端的电压。 2、绕线组材料的选取，如果设计要求绕线组质量轻，则可选择漆包铝线。一般情况下，选择漆包铜线，因为铜的电阻率低。 3、考虑绕线组的发热，绕线组是有电阻的，其发热功率P=U*U/R（U为电源电压）。 4、选用横截面积合适的导线作为绕线组。 5、磁吸力F∝磁感应强度B，而B∝I*N（电流与匝数的乘积），而I=U/R，且R∝N。（复杂吧，简化一下） 具体公式：B=u*I*N/2；R=ρ*L/S=ρ*π*D*N/S；（u是轮子的磁导率、ρ是导线的电阻率、S是导线的横截面积、D是线圈的平均直径≈32mm、N≈0.85*(20-12)*33.5/S、L是导线总长。注意：S的单位是平方毫米；ρ的单位是欧姆毫米） 则：B≈0.59*u*S/ρ(可以看出只要绕线区域一定，B与N无关。) 看线圈发热功率：P=U*U/R∝(S^2)；所以导线横截面积S尽量取小，但S过小会导致磁吸力变化速度慢。
系统动态特性分析
系统动态特性分析。 （1）时域响应解析算法――部分分式展开法。 用拉氏变换法求系统的单位阶跃响应，可直接得出输出c(t)随时间t 变化的规律，对于高阶系统，输出的拉氏变换象函数为： s den num s s G s C 11)()(?=? = （21） 对函数c(s)进行部分分式展开，我们可以用num,[den,0]来表示c(s)的分子和分母。 例 15 给定系统的传递函数： 24 50351024 247)(23423+++++++=s s s s s s s s G 用以下命令对 s s G ) (进行部分分式展开。 >> num=[1,7,24,24] den=[1,10,35,50,24] [r,p,k]=residue(num,[den,0]) 输出结果为 r= p= k= -1.0000 -4.0000 [ ] 2.0000 -3.0000 -1.0000 -2.0000 -1.0000 -1.0000 1.0000 0 输出函数c(s)为： 01 11213241)(+++-+-+++-= s s s s s s C 拉氏变换得： 12)(234+--+-=----t t t t e e e e t c （2）单位阶跃响应的求法： 控制系统工具箱中给出了一个函数step()来直接求取线性系统的阶跃响应，如果已知传递函数为： den num s G = )( 则该函数可有以下几种调用格式： step(num,den) (22) step(num,den,t) (23) 或 step(G) (24) step(G,t) (25) 该函数将绘制出系统在单位阶跃输入条件下的动态响应图，同时给出稳态值。对于式23和25，t 为图像显示的时间长度，是用户指定的时间向量。式22和24的显示时间由系统根据输出曲线的形状自行设定。
简支梁振动系统动态特性综合测试方法分析
目录 一、设计题目 (1) 二、设计任务 (1) 三、所需器材 (1) 四、动态特性测量 (1) 1.振动系统固有频率的测量 (1) 2.测量并验证位移、速度、加速度之间的关系 (3) 3.系统强迫振动固有频率和阻尼的测量 (6) 4.系统自由衰减振动及固有频率和阻尼比的测量 (6) 5.主动隔振的测量 (9) 6.被动隔振的测量 (13) 7.复式动力吸振器吸振实验 (18) 五、心得体会 (21) 六、参考文献 (21)
一、设计题目 简支梁振动系统动态特性综合测试方法。 二、设计任务 1.振动系统固有频率的测量。 2.测量并验证位移、速度、加速度之间的关系。 3.系统强迫振动固有频率和阻尼的测量。 4.系统自由衰减振动及固有频率和阻尼比的测量。 5.主动隔振的测量。 6.被动隔振的测量。 7.复式动力吸振器吸振实验。 三、所需器材 振动实验台、激振器、加速度传感器、速度传感器、位移传感器、力传感器、扫描信号源、动态分析仪、力锤、质量块、可调速电机、空气阻尼器、复式吸振器。 四、动态特性测量 1.振动系统固有频率的测量 （1）实验装置框图：见（图1-1） （2）实验原理： 对于振动系统测定其固有频率，常用简谐力激振，引起系统共振，从而找到系统的各阶固有频率。在激振功率输出不变的情况下，由低到高调节激振器的激振频率，通过振动曲线，我们可以观察到在某一频率下，任一振动量（位移、速度、加速度）幅值迅速增加，这就是机械振动系统的某阶固有
频率。 （图1-1实验装置图） （3）实验方法： ①安装仪器 把接触式激振器安装在支架上，调节激振器高度，让接触头对简支梁产生一定的预压力，使激振杆上的红线与激振器端面平齐为宜，把激振器的信号输入端用连接线接到DH1301扫频信号源的输出接口上。把加速度传感器粘贴在简支梁上，输出信号接到数采分析仪的振动测试通道。 ②开机 打开仪器电源，进入DAS2003数采分析软件，设置采样率，连续采集，输入传感器灵敏度、设置量程范围，在打开的窗口内选择接入信号的测量通道。清零后开始采集数据。 ③测量 打开DH1301扫频信号源的电源开关，调节输出电压，注意不要过载，手动调节输出信号的频率，从0开始调节，当简支梁产生振动，且振动量最大时（共振），保持该频率一段时间，记录下此时信号源显示的频率，即为简支梁振动固有频率。继续增大频率可得到高阶振动频率。
【沪粤版】2019春九年级下册物理配套学案16.3 探究电磁铁的磁性
16.3 探究电磁铁的磁性 学习目标 1、了解什么是电磁铁。知道电磁铁的特性和工作原理。 2、了解影响电磁铁磁性强弱的因素。 3、知道电磁铁的应用。 学习重点：了解电磁铁的工作原理。 学习难点：探究影响电磁铁磁性强弱的因素。 导学方法：讲授法实验法 课前导学 1、我们把插入的叫电磁铁。它时有磁性， 无磁性。 2、电磁铁的磁性强弱与和及有无有关。 课堂导学 1、电磁铁 定义：把一根导线绕成，再给螺线管内插入，当有电流通过它时，也可以像永久磁铁那样工作。这种磁体，在有电流通过时有，没有电流时失去磁性。我们把这种磁体叫作。 演示实验：取一个带有铁芯的螺线管、一些大头针，将螺线管通电，靠近大头针，观察发生的现象，然后断开电路，观察发生的现象。 现象表明：螺线管通电时，断电时。我们把叫电磁铁。它运用于我们生活的很多领域。 2、电磁铁磁性的强弱跟哪些因素有关 演示实验：将刚才的实验电路图中加一个滑动变阻器，闭合电路，调整变阻器的滑片，使电路中电流的大小发生变化，观察吸引大头针的数目有什么变化。 实验现象表明：。 那么电磁铁的磁性强弱还跟什么因素有关呢？ 探究实验： 问：怎样判断电磁铁磁性强弱？答：。 猜想：电磁铁的磁性强弱与有关。 设计实验（注意变量的控制）。 进行实验，完成下面的表格。 影响电磁铁磁性强弱的因素有、、。带有，越强，越多，磁性就越强。 3、电磁铁的优点及应用 优点： （1）磁性有无可以通过通、断来控制； （2）磁极的极性可以通过改变来控制； （3）磁性强弱可以通过改变通入电磁铁的或来控制。 阅读课本p15~16，了解电磁铁的几个具体应用：电磁起重机，电磁选矿机，电铃等等。
仪表的特性有静态特性和动态特性
仪表的特性有静态特性和动态特性 仪表的特性有静态特性和动态特性之分，它们所描述的是仪表的输出变量与输入变呈之间的对应关系。当输人变量处于稳定状态时，仪表的输出与翰人之间的关系称为睁态特性。这里仅介绍几个主要的静态特性指标。至于仪表的动态特性，因篇幅所限不予介绍，感兴趣的读者请参阅有关专著。 1.灵敏度 灵饭度是指仪表或装置在到达稳态后，输出增量与输人增量之比，即K=△Y/△X式中K —灵教度，△Y—输出变量y的增量，△X—输人变量x的增量。 对于带有指针和标度盘的仪表，灵敏度亦可直观地理解为单位输入变量所引起的指针偏转角度或位移盈。 当仪表的“输出一输入”关系为线性时，其灵放度K为一常数。反之，当仪表具有非线性特性时，其灵敏度将随着输入变量的变化而改变。 2线性度 一般说来，总是希望侧贴式液位开关具有线性特性，亦即其特性曲线最好为直线。但是，在对仪表进行校准时人们常常发现，那些理论上应具有线性特性的仪表，由于各种因素的影响，其实际特性曲线往往偏离了理论上的规定特性曲线(直线)。在高频红外碳硫分析仪检测技术中，采用线性度这一概念来描述仪表的校准曲线与规定直线之问的吻合程度。校准曲线与规定直线之间最大偏差的绝对值称为线性度误差，它表征线性度的大小。 3.回差 在外界条件不变的情况下，当输入变量上升(从小增大)和下降(从大减小)时，仪表对于同一输入所给出的两相应输出值不相等，二者(在全行程范围内)的最大差值即为回差，通常以输出量程的百分数表示回差是由于仪表内有吸收能量的元件(如弹性元件、磁化元件等)、机械结构中有间隙以及运动系统的魔擦等原因所造成的。 4.漂移 所谓漂移，指的是在一段时间内，仪表的输人一愉出关系所出现的非所期望的逐渐变化，这种变化不是由于外界影响而产生的，通常是由于在线微波水分仪弹性元件的时效、电子元件的老化等原因所造成的。 在规定的参比工作条件下，对一个恒定的输入在规定时间内的输出变化，称为“点漂”。 发生在仪表测量范围下限值七的点漂，称为始点漂移。当下限值为零时的始点漂移又称为零点漂移，简称零漂。 5重复性 在同一工作条件下，对同一输入值按同一方向连续多次测量时，所得输出值之间的相互一致程度称为重复性。 仪器仪表的重复性用全测量范围内的各输入值所测得的最大重复性误差来确定。所谓重复性误差，指的是对于高频红外碳硫分析仪全范围行程、在同一工作条件下、从同方向对同一输人值进行多次连续测量时，所获得的输出值的两个极限值之间的代数差或均方根误差。重复性误差通常以量程的百分数表示，它应不包括回差或漂移。
比例电磁铁综述-完整版讲课教案
1. 比例电磁铁的结构原理比例电磁铁结构主要由衔铁、导套、极靴、壳体、线圈、推杆等组成。其工作原理是：磁力线总是具有沿着磁阻最小的路径闭合，并有力图缩短磁通路径以减小磁阻。 图1 比例电磁铁的结构 动子由两种不同的材料组成，中间的是导磁材料(电磁纯铁—中间开孔)，左边的推杆导磁，右边的推杆非导磁。动子由油布轴承支承，推杆用以输出力。为了动子可以左右运动，在左端右挡板，在右端装有弹簧组成的调零机构。 导套前后两段由导磁材料制成，中间用一段非导磁材料—隔磁环。导套前段和极靴组合，形成带锥形端部的盆形极靴，导套和外筒间配置同心螺线管式控制线圈。外壳采用导磁材料，以形成磁回路。本电磁铁中因为有导套中隔磁环的特殊设计才有了输出力是准恒定的特性。 图2 隔磁环（焊铜） 在一定的位移范围内，动子的输出力为一准恒定值。根据电磁铁基本工作原理，在动子运动过程中，磁阻会越来越小，动子受力越来越大，不会出现输出力恒定的情况，为了使电磁铁能在一定位移内输出近视恒定的力，电磁铁采用结构的特殊—隔磁环就是使动子输出力恒定的原因。 当给比例电磁铁控制线圈通入一定电流时，在线圈电流控制磁势左右下，形成两条磁路，一条磁路1φ由前端盖经盆形极靴底部沿轴向工作气隙进入衔铁，穿过导套后段、导磁外壳回到前端盖极靴，产生轴向力1a F ；另一条磁路2φ经盆形极靴锥形周边（导套前段）径向穿过工作气隙，再进入衔铁，而后与1φ汇合形成附加轴向力2a F ，二者综合得到比例电磁铁输出力a F 相对于衔铁位移的水平特性。
图3 比例电磁铁的磁路分布 φ产生的端面力为： 1 φ产生的轴向附加力为： 2 图4 不同时刻电磁铁内部磁力线分布 2. 比例电磁铁的工作过程 对工作中的电磁铁来说，在通电或断电或一定电流(电压)下动子能快速准确地到达指定位置，但实际上由于存在电感和动子质量，或负载的原因，使得动子的运动过程变得复杂。 电磁阀吸合运动过程可分为两个阶段:吸合触动时间t1和吸合运动时间t2，t1是从线圈得到电压起到电流按指数曲线增至吸合电流为止的过程，在此过程中衔铁尚未运动，这段时间是由于电与磁的惯性引起的滞后时间，取决于电磁铁的结构、材料、线圈电压、电感的大小和弹簧预紧力大小；进入t2阶段后，吸力大于预紧力，衔铁开始运动，电流变化规律就比较复杂:由于工作气隙在衔铁运动过程中逐渐减小，使线圈电感逐渐增大并产生反电势，它与线圈自感电势一起，共同阻止线圈电流的增长，致使线圈电流增大到一定程度后不仅不再增大，反而有减小趋势，直到衔铁闭合，工作气隙不再变化，反电势为零，电流按新的指数曲线上升至稳态电流。这段时间取决于阀芯所受的各种阻力。对于电磁阀的释放过程，如果忽略磁导体中涡流的影响，当线圈信号切除后，电流立即降为零，衔铁随即开始运动，故其释放触动时间接近于零，远较吸合触动时间短。 图5 电磁铁的电流曲线
简述系统动态特性及其测定方法
简述系统动态特性及其测定方法 系统的特性可分为静态特性和动态特性。其中动态特性是指检测系统在被测量随时间变化的条件下输入输出关系。一般地，在所考虑的测量范围内，测试系统都可以认为是线性系统，因此就可以用一定常线性系统微分方程来描述测试系统以及和输入x (t)、输出y (t)之间的关系。 1) 微分方程：根据相应的物理定律（如牛顿定律、能量守恒定律、基尔霍夫电 路定律等），用线性常系数微分方程表示系统的输入x 与输出y 关系的数字方程式。 a i 、 b i (i=0,1,…)：系统结构特性参数，常数，系统的阶次由输出量最高微分阶次决定。 2) 通过拉普拉斯变换建立其相应的“传递函数”，该传递函数就能描述测试装 置的固有动态特性，通过傅里叶变换建立其相应的“频率响应函数”，以此来描述测试系统的特性。 定义系统传递函数H(S)为输出量与输入量的拉普拉斯变换之比，即 式中S 为复变量，即ωαj s += 传递函数是一种对系统特性的解析描述。它包含了瞬态、稳态时间响应和频率响应的全部信息。传递函数有一下几个特点： （1）H(s)描述系统本身的动态特性，而与输入量x (t)及系统的初始状态无关。 （2）H(S)是对物理系统特性的一种数学描述，而与系统的具体物理结构无关。H(S)是通过对实际的物理系统抽象成数学模型后，经过拉普拉斯变换后所得出的，所以同一传递函数可以表征具有相同传输特性的不同物理系统。 （3）H(S)中的分母取决于系统的结构，而分子则表示系统同外界之间的联系，如输入点的位置、输入方式、被测量以及测点布置情况等。分母中s 的幂次n 代表系统微分方程的阶数，如当n =1或n =2 时，分别称为一阶系统或二阶系统。 一般测试系统都是稳定系统，其分母中s 的幂次总是高于分子中s 的幂次(n>m)。
比例电磁铁与普通电磁铁的区别
一、比例电磁铁产生一个与输入变量成比例的力或位移输出 液压阀以这些输出变量力或位移作为输入信号就可成比例地输出流量或压力 这些成比例输出的流量或压力输出对于液压执行机构或机器动作单元而言意味着不仅可进行方向控制而且可进行速度和压力的无级调控 ─同时执行机构运行的加速或减速也实现了无级可调如流量在某一时间段内的连续性变化等. 二、比例电磁铁必须具有水平吸力特性，即在工作区内，其输出力的大小只与电流有关，与衔铁位移关，若电磁铁的吸力不显水平特性，弹簧曲线与电磁力曲线族只有有限的几个交点，这意味着不能进行有效的位移控制。在工作范围内，不与弹簧曲线相交的各电磁力曲线中，对应的电流在弹簧曲线以下，不会引起衔铁位移；在弹簧曲线以上时，若输出这样的电流，电磁力将超过弹簧力，将衔铁一直拉到极限位置为止。相反，若电磁铁具有水平特性，那么在同样的弹簧曲线下，将与电磁力曲线族产生许多交点。在这些交点上，弹簧力与电磁力相等，就是说，逐渐加大输入电流时，衔铁能连续地停留在各个位置上。 三、比例阀，又称电液比例阀，是一种介于通断控制与伺服控制之间的新型电液控制元件。是根据电信号连续的、按比例地控制液压系统中的压力、流量、方向，并可以防止液压冲击。由于其结构设计、工艺性能、使用价格都介于通断控制元件和伺服控制之间，近年来得到广泛应用。 控制原理：当电信号输入其电磁系统中，便会产生与电流成比例的电磁推力，该推力控制相应元件和阀芯，导致阀芯平衡系统调定的压力，使系统压力与电信号成比例。如输入电信号按比例或一定程序变化，则系统各参数也随着变化. 比例阀一般采用两端承压面积不等的差径活塞结构。工作原理如图12-9所示，比例阀不工作时，差径活塞2在弹簧3的作用下处于上极限位置。此时阀门1保持开启，因而在输入控制压力P1与输出压力P2从零同步增长的初始阶段，总是P1=P2。但是压力P1的作用面积为A1=π（D2-d2)/4，压力阀的作用面积为A2=πd2/4，因而A2>A1，故活塞上方液压作用力大于活塞下方液压作用力。在P1、P2同步增长过程中当活塞上、下两端液压作用之差超过弹簧3的预紧力时，活塞便开始下移。当P1和P2增长到一定值Ps时活塞2内腔中的阀座与阀门1接触，进油腔与出油腔即为隔绝。此即比例阀的平衡状态。 若进一步提高P1则活塞将回升，阀门再度开启。油液继续流入出油腔使P2也升高但由于A2＞A1，P2尚未及增长到新的P1值，活塞又下降到平衡位置。在任一平衡状态下，差径活塞的力的平衡方程为：P2A=P1A1+F(此处F为平衡状态下的弹簧力)。
《探究电磁铁的磁性》教案3
《探究电磁铁的磁性》教案 教学目标：1、知识与技能： （1知道什么是电磁铁，了解电磁铁在生产、生活和自动控制中的应用 （2）理解电磁铁的特点和工作原理 2、过程与方法： （1）经历探究电磁铁磁性强弱跟哪些因素有关的过程，进一 步熟悉控制变量法。 （2）在探究过程中学习发现、提出问题、制定简单的实 验方案。 3、情感态度与价值观： （1）通过了解电磁铁在生产实践中的应用，认识物理是有用 的，以激发学生的学习兴趣。 （2）通过一系列制作、实验探究活动，让学生感知实验的意义和价值。 重点：1.通电螺线管的磁场 2.影响电磁铁磁性强弱的因素 3.电磁铁的应用 难点：1.右手螺旋定则的实际应用 2.探究电磁铁磁性强弱的过程 教学方法：讲授法、讨论法、实验法 课时安排：1课时 教学设备：多媒体 教学过程 导入新课复习：1、奥斯特实验说明了什么？2、电流的三个效应？ 3、右手螺旋定则的内容？ 引入：从生活走向物理 观看图片：电磁起重机和磁悬浮列车。看完的同学议一议，你最想知道什么？
引入：电磁铁的概念。 推进新课 一、认识电磁铁 1、观察电磁铁的结构 2、给电磁铁通电后观察电磁铁是否有磁性 电路中电流增大时，磁性如何变化 插入铁芯时磁性的变化 改变的方向，磁场的方向改变吗？（多媒体播放） 分析与结论：电磁铁的主要部分是螺线管，通电螺线管具有磁性，电流越大磁性越强；通电螺线管有铁芯时磁性增强；改变螺线管中电流的方向，磁场的方向也发生改变。 二、探究电磁铁的磁性与哪些因素有关 1.猜想磁性强弱可能与电流的大小、线圈的匝数有关 2.器材电源、开关、变阻器、导线、电流表、大头针、电磁 铁 3.设计电路 4.实验方法和过程 A 方法:控制变量法 过程：（1）研究电磁铁的磁性强弱跟电流的关系 不变量：线圈匝数 改变量：电流的大小 现象：电流越大，吸引的大头针越多 结论：当线圈匝数一定时，电流越大，磁性越强。 (2)研究电磁铁的磁性跟线圈匝数的关系 不变量：电流的大小 改变量：线圈匝数 现象：线圈匝数越多，吸引的大头针越多 3.结论：当电流的大小一定时，线圈匝数越多，磁性越强。
什么是汽轮机调节系统的静态特性和动态特性
1.什么是汽轮机调节系统的静态特性和动态特性? 答：调节系统的工作特性有两种，即动态特性和静态特性。在稳定工况下，汽轮机的功率和转速之间的关系即为调节系统的静态特性。从一个稳定工况过渡到另一个稳定工况的过渡过程的特性叫做调节系统的动态特性，是指在过渡过程中机组的功率、转速、调节汽门的开度等参数随时间的变化规律。 2.汽封的作用是什么?轴封的作用是什么? 答：为了避免动、静部件之间的碰撞，必须留有适当的间隙，这些间隙的存在势必导致漏汽，为此必须加装密封装置----汽封。根据汽封在汽轮机中所处位置可分为：轴端汽封(简称轴封)、隔板汽封和围带汽封(通流部分汽封)三类。 轴封是汽封的一种。汽轮机轴封的作用是阻止汽缸内的蒸汽向外漏泄，低压缸排汽侧轴封是防止外界空气漏入汽缸。 3.低油压保护装置的作用是什么? 答：润滑油油压过低，将导致润滑油膜破坏，不但要损坏轴瓦。而且能造成动静之间摩擦等恶性事故，因此，在汽轮机的油系统中都装有润滑油低油压保护装置。 低油压保护装置一般具备以下作用： ⑴润滑油压低于正常要求数值时，首先发出信号，提醒运行人员注意并及时采取措施。 ⑵油压继续下降至某数值时，自动投入辅助油泵(交流、直流油泵)，以提高油压。 ⑶辅助油泵起动后，油压仍继续下跌到某一数值应掉闸停机，再低时并停止盘车。 当汽轮机主油泵出口油压过低时，将危及调节及保护系统的工作，一般当该油压低至某一数值时，高压辅助油泵(调速油泵)自起动投入运行，以维持汽轮机的正常运行。 4.直流锅炉有何优缺点? 答：直流锅炉与自然循环锅炉相比主要优点是： (1)原则上它可适用于任何压力，但从水动力稳定性考虑，一般在高压以上(更多是超高压以上)才采用。 (2)节省钢材。它没有汽包、并可采用小直径蒸发管，使钢材消耗量明显下降。 (3)锅炉启、停时间短。它没有厚壁的汽包，在启、停时，需要加热、冷却的时间短．从而缩短了启、停时间。 (4)制造、运输、安装方便。 (5)受热面布置灵活。工质在管内强制流动．有利于传热及适合炉膛形状而灵活布置。
基于ANSYS的某型压力容器静态与动态特性分析
第33卷第3期2 0 18年8月青岛大学学报（工程技术版）JOURNAL OF QINGDAO UNIVERSITY (E&T) Vol. 33 No. 3 Aug. 2 0 18文章编号 # 1006 - 9798(2018)03 -0120 - 05; DO * 10.13306/1 1006 - 9798.2018.03.022 基于ANSYS 的某型压力容器静态与动态特性分析 黄妮，戴作强 (青岛大学机电工程学院，山东青岛266071) 摘要：针对压力容器容易发生强度失效和稳定失效等问题，本文基于A N S Y S 软件对某型压力容 器的静态与动态特性进行研究，获取了其应力集中危险位置。在三维建模软件S o lid W o rk s 中，建 立压力容器的三维几何模型，使用自由边划分中面进行网格划分，并给出了载荷及边界条件，将前 处理完成的压力容器模型以c d b 格式导人A N S Y S 软件中进行求解，并在空罐状态下对压力容器 进行动力学特性分析。分析结果表明，该压力容器的静强度具有一定的余量，不会发生强度失效； 在空罐状态下，压力容器筒体和封头容易发生共振，可以在筒体位置适当增加阻尼和约朿，以加强 其稳定性，或者在振型最大处增大厚度以提高刚度，防止和避免共振带来的危害。该研究保障了压 力容器在操作工况下安全可靠。 关键词：压力容器；A N S Y S #静强度分析；模态分析 中图分类号：T H 49 文献标识码：A 压力容器是化工生产中极为重要的一类储运设备[1]，随着存储介质质量和种类的变化，压力容器产生失效事 故的可能性在不断增加，所以对压力容器进行静态和动态特性研究，分析其结构可靠性具有重要意义。近年来， 对压力容器可靠性的研究有许多。郑云虎等人）]采用静强度和模态分析结合的方法，对立式圆柱薄壁容器的振 动特性进行了研究，获得了压力容器的强度和刚度薄弱位置；张自斌等人）]对压力容器的宏观力学响应进行了分 析，并作出应力安全评定，同时运用子模型技术对压力容器接管区域进行了更为精确的应力分析；赵积鹏等人）] 采用特征值屈曲分析方法，得出了压力容器屈曲模态形状和临界外压，提出了压力容器安全使用的临界条件；朱 国樑）]应用A N S Y S 分析了立式厚壁压力容器筒体与封头的应力分布特点，提出了优化措施；马言等人）]针对压 力容器分层缺陷的扩展问题，从动力学角度对压力容器进行模态分析，找到了分层缺陷扩展的原因。基于此，本 文从静态和动态两方面研究某型压力容器的静强度薄弱环节和抗振性能不足之处，根据有限元分析结果，对其进 行安全性能评价及动力学特性分析，保障压力容器在操作工况下安全可靠。该研究对分析压力容器的结构可靠 性具有重要意义，具有一定的实际应用价值。 1三维模型的建立 液体干燥器的容积约为51 m 3，由筒体、封头和裙座等组成。压力容器总长约为15 900 mm ,其中，筒体高度 10 BOOmm ,筒体前段厚度为26 mm ,筒体后段厚度为34 m m ,封头为标准椭圆形，其内径A =2 B O O mm ,两端封头厚度 为29. 62 m m ，裙座厚度为20 m m ，个地脚螺栓对称分布于裙座底端。压力容器材料为Q 345R ，材料性能如表1所示。 在三维建模软件S o lid W o rk s 中，建立压力容器三维几何模 型，压力容器三维图如图1所示。在有限元分析中，微小的结构 可能导致建模时间和计算量大幅增加，因此应抓住模型主要影 响因素，忽略其次要影响因素，对其进行简化处理78]。对该压力 容器焊缝、温度计热电偶口、露点仪口、放空口、公用工程口及小倒角等进行简化，压力容器简化模型如图2所示。2 有限元前处理2.1中面处理及网格划分 H y p e rM e sh 是一个高质量高效率的有限元前处理器，其强大的几何清理功能大大简化了对复杂几何进行仿收稿日期# 2017-12-10;修回日期# 2018 - 02 - 20 基金项目：黄妮（1994 -)，女，湖南常德人，硕士研究生，主要研究方向为电动汽车智能化动力集成技术。 作者筒介：戴作强（1962 -)，男，硕士，教授，主要研究方向为锂离子电池材料与系统。Email: daizuoqiangqdu@https://www.360docs.net/doc/6011120820.html, 表1材料性能杨氏弹性密度/屈服极材泊松比模量/Pa k g /m 3限/ M P a Q 345R 2. 1X 1011 0.37 890345
21聚合物材料的动态力学性能测试
实验15 聚合物材料的动态力学性能测试 在外力作用下，对样品的应变和应力关系随温度等条件的变化进行分析，即为动态力学分析。动态力学分析能得到聚合物的动态模量( E′)、损耗模量(E″)和力学损耗(tanδ)。这些物理量是决定聚合物使用特性的重要参数。同时，动态力学分析对聚合物分子运动状态的反应也十分灵敏，考察模量和力学损耗随温度、频率以及其他条件的变化的特性可得到聚合物结构和性能的许多信息，如阻尼特性、相结构及相转变、分子松弛过程、聚合反应动力学等。 1. 实验目的 （1）了解聚合物黏弹特性，学会从分子运动的角度来解释高聚物的动态力学行为。 （2）了解聚合物动态力学分析(DMA)原理和方法，学会使用动态力学分析仪测定多频率下聚合物动态力学温度谱。 2. 实验原理 高聚物是黏弹性材料之一，具有黏性和弹性固体的特性。它一方面像弹性材料具有贮存械能的特性，这种特性不消耗能量；另一方面，它又具有像非流体静应力状态下的黏液，会损耗能量而不能贮存能量。当高分子材料形变时，一部分能量变成位能，一部分能量变成热而损耗。能量的损耗可由力学阻尼或内摩擦生成的热得到证明。材料的内耗是很重要的，它不仅是性能的标志，而且也是确定它在工业上的应用和使用环境的条件。 如果一个外应力作用于一个弹性体，产生的应变正比于应力，根据虎克定律，比例常数就是该固体的弹性模量。形变时产生的能量由物体贮存起来，除去外力物体恢复原状，贮存的能量又释放出来。如果所用应力是一个周期性变化的力，产生的应变与应力同位相，过程也没有能量损耗。假如外应力作用于完全黏性的液体，液体产生永久形变，在这个过程中消耗的能量正比于液体的黏度，应变落后于应力90o，如图2-61(a)所示。聚合物对外力的响应是弹性和黏性两者兼有，这种黏弹性是由于外应力与分子链间相互作用，而分子链又倾向于排列成最低能量的构象。在周期性应力作用的情况下，这些分子重排跟不上应力变化，造成了应变落后于应力，而且使一部分能量损耗。图2-61(b)是典型的黏弹性材料对正弦应力的响应。正弦应变落后一个相位角。应力和应变可以用复数形式表示如下。 σ*=σ0exp(iωt) γ*=γ0 exp[i (ωt-δ) ] 式中，σ0和γ0为应力和应变的振幅；ω是角频率；i是虚数。用复数应力σ*除以复数形变γ*，便得到材料的复数模量。模量可能是拉伸模量和切变模量等，这取决于所用力的性质。为了方便起见，将复数模量分为两部分，一部分与应力同位相，另一部分与应力差一个90o 的相位角，如图2-61(c)所示。对于复数切变模量 E*=E′+i E″(2－60) 式中 E′=∣E*∣cosδ E″=∣E*∣sinδ 显然，与应力同位相的切变模量给出样品在最大形变时弹性贮存模量，而有相位差的切变模量代表在形变过程中消耗的能量。在一个完整周期应力作用内，所消耗的能量△W与所贮存能量W之比，即为黏弹性物体的特征量，叫做内耗。它与复数模量的直接关系为
电磁铁设计
直流电磁铁设计
直流电磁铁设计 电磁铁是一种执行元件，它输入的是电能，输出的是机械能。电能和机械能的变换是通过具体的电磁铁结构来实现的。合理的电磁铁结构是能量变换效率提高的保证。电磁铁设计的任务是合理的确定电磁铁的各种结构参数。确定电磁铁的各种结构参数是一个相当复杂的任务，下面我们探讨确定电磁铁结构参数的一般方法。电磁铁吸合过程是一个动态过程,设计是以静态进行计算. 一、基本公式和一般概念 1、均匀磁场B= S Φ （T ） 2、磁势F=NI,电流和匝数的乘积（A ） 3、磁场强度H= L NI （A/m ），建立了电流和磁场的关系。 该公式适用于粗细均匀的磁路 4、磁导率μ= H B 建立了磁场强度和磁感应强度（磁通密度）的关系。 μ0=4π×10-7享/米 相对磁导率μr =0 μμ 5、 磁通Φ= M R NI 磁阻R M = s l μ 这称为磁路的欧姆定律，由于铁磁材料的磁导率μ不是常数，使用磁阻计算磁路并不方便，磁阻计算一般只用于定性。
6、磁感应强度的定义式B= qv F ，磁感应强度与力的关系。 7、真空中无限长螺线管B=μ0nI 。对于长螺线管，端面处的 B=2 1μ0nI 。 面积Ⅰ为断电后剩留的能量，面积Ⅱ为作功前电磁铁储存的能量，面积Ⅲ为电磁铁作的功。
我们的目的是使Ⅰ和Ⅱ的面积最小，Ⅲ的面积最大。 面积Ⅰ表示电磁铁作完功后的剩磁，（1）减小面积Ⅰ可用矫顽力小的电铁。（2）提高制造精度，使吸合后气隙最小，但要防止衔铁粘住。 面积Ⅱ表示作功前所储存的能量，在衔铁位置一定时，取决于漏磁通，漏磁通大，面积Ⅱ就大。 9、机械效率 A K1= A A：输出的有效功 A0：电磁铁可能完成的最大功。 10、重量经济性系数 G K2= A G=电磁铁重量。 A0：电磁铁可能完成的最大功。 K2不仅取决于磁效率和机械效率，而且还取决于磁性材料的正确利用，电磁铁的类型和主要外形尺寸之间保持合理的比例关系。11、结构系数Kφ 每一类型的电磁铁，都有一定的吸力和行程。按最优设计方法设计的电磁铁重量最轻。一般来说，长行程的电磁铁比短行积的电磁铁长，吸力大的电磁铁比吸力小的电磁铁外径大。 为了按最小材料消耗率比较电磁铁，引入结构系数K J这个判据。
橡胶件的静、动态特性及有限元分析
橡胶件的静、动态特性及有限元分析 北方交通大学 硕士学位论文 橡胶件的静、动态特性及有限元分析 姓名：郑明军 申请学位级别：硕士 专业：车辆工程 指导教师：谢基龙 2002.2.1 file:///E|/Material/new download/Y476948/Paper/pdf/fm.htm2007-7-3 11:31:00
目录 文摘 英文文摘 第一章绪论 1.1引言 1.2选题背景 1.3本论文的主要研究内容第二章橡胶类材料的本构关系 2.1引言 2.2橡胶材料的本构关系2.2.1橡胶材料的统计理论2.2.2橡胶材料的唯象理论2.3橡胶材料的应力应变关系2.4小结 第三章非线性橡胶材料的有限单元法 3.1引言 3.2非线性橡胶材料的罚有限元法3.3非线性橡胶材料的混合有限元法3.4非线性橡胶材料的杂交有限元法 3.5ANSYS软件的非线性有限元分析方法3.6小结 第四章橡胶材料常数的研究 4.1引言 4.2测定橡胶材料常数的实验方法 4.3 Mooney-Rivlin型橡胶材料常数C1和C2的测定4.4橡胶硬度对Mooney-Rivlin型橡胶材料常数的影响 4.4.1橡胶硬度与弹性模量的关系4.4.2橡胶柱的压缩试验 4.4.3橡胶柱的有限元分析 4.4.4橡胶支座的有限元分析 4.4.5不同硬度下橡胶材料常数C1和C2的确定5小结 第五章橡胶夹层的断裂分析 5.1引言 5.2双悬臂橡胶夹层梁的有限元分析5.2.1试验研究 5.2.2有限元分析 5.2.3计算结果分析 5.3双悬臂橡胶夹层梁的断裂力学分析5.3.1双悬臂橡胶夹层梁界面J积分5.3.2双悬臂橡胶夹层梁应变能释放率G 5.3.3双悬臂橡胶夹层梁的断裂力学分析5.4双剪切橡胶夹层的有限元分析 5.5双剪切橡胶夹层的断裂力学分析 5.5.1双剪切橡胶夹层界面断裂韧性 5.5.2双剪切橡胶夹层的断裂力学分析 6小结 第六章橡胶弹性车轮动态特性分析 6.1引言 6.2橡胶弹性车轮的特点 6.3橡胶弹性车轮的结构 6.4橡胶弹性车轮的有限元分析6.4.1橡胶弹性车轮的有限元分析 6.4.2橡胶弹性车轮的减振效果 6.4.3橡胶硬度对弹性车轮动态特性的影响6.5小结 第七章结论 7.1橡胶材料常数的研究 7.2橡胶夹层的断裂分析 7.3橡胶弹性车轮动态特性分析 参考文献 致谢
电磁铁瞬态特性的仿真研究
低压电器(2005l 6) 电磁铁瞬态特性的仿真研究 第一作者:刘同娟(1979-),女,博士研究生,研究方向为磁悬浮直线电机及驱动。 电磁铁瞬态特性的仿真研究 刘同娟1,2 , 金能强 1 (1.中国科学院电工研究所,北京 100080;2.中国科学院研究生院,北京 100039) 摘 要:针对电磁铁的特点,建立其数学模型,并用磁路分析法对其进行参数计算,然后利用Ma tlab 语言的S i m u li nk 功能给出了电磁铁一个通用而简单的瞬态仿真模型。比较分析了两种电磁铁结构形式的瞬态特性,证明了该模型具有快捷、灵活、方便、直观等优点,从而为电磁铁的仿真研究提供了一种性能可靠、使用方便的仿真模型。 关键词:电磁铁;瞬态;M a tl a b ;仿真 中图分类号:T M 574 文献标识码:A 文章编号:100125531(2005)0620014204 Si m u lation Ana lysis and Study on Transien t P roper ty of E lectro m agnet LI U Tong 2juan 1,2 , JI N N e ng 2qiang 1 (1.I nstitute of E lectrica lEngineeri n g ,Ch i n ese A cade my of Sc ience ,Beiji n g 100080,China ; 2.G raduate School of Ch i n ese A cade my of Sc ience ,Beiji n g 100039,China) Abstra ct :Accord i ng to cha racte ristics of e l ectro m agnet ,its m ath model was bu ilt ,and its para m eters were calculated based on m agnetic c ircuit m ethod .A general and s i m p l e si m ulati on m ode l of electro m agne t was gi ven based o n t he si m uli nk functio n ofM a tlab soft ware ,the transien t pro perties of t w o e l ectro m agnets w it h different con 2fi gurati on were co m pared and analyzed .The si m u l a ti on m o de lw it h f ea t ures of shortcut ,agility ,co nven ience ,visi 2b le was pro ved as a re li able and easym odel f or si m u l a ti on study of electro m agne t . K ey wor ds :electro m a gnet ;tr an sient ;M a tl a b ;si m u la ti on 0 引 言 电磁铁是一种通电后对铁磁物质产生吸力,把电磁能转换为机械能的电器。其应用范围极广,许多自动化电器和自控、遥控中操纵各种气阀、油阀的电磁阀,都以电磁机构为主体构成的。 磁浮列车的工作原理也是利用了电磁铁。传统的轮轨列车都必须施加垂、横向约束才能沿轨道方向行驶,轮轨列车靠轮沿实现垂、横向约束,而磁浮列车则靠电磁力来约束,即磁浮列车的悬浮与导向。由于电磁铁大部分时间都工作在瞬态特性下,故对其瞬态特性的分析尤为重要。本文分析了导向磁铁的2种结构形式的数学模型,并对其瞬态特性用Matlab /Si m u li n k 功能进行建模仿真,从而为电磁铁控制系统的仿真研究提供了一种性能可靠、使用方便的仿真模型。1 电磁铁的磁路分析 1.1 导向电磁铁的两种结构形式和磁路分析磁浮列车的导向电磁铁可以有两种结构形 式,如图1 所示。 (a)U 型 (b)ó型 图1 导向电磁铁两种结构形式示意图 为了更好地对两种电磁铁结构形式的瞬态特性进行比较,在此,假设它们的主要尺寸是相同的,如图2所示。等效电路图如图3所示。 ) 14)