CR超导二极磁铁线圈受力分析

采用有限元分析的方法, 以CR超导二极铁为研究对象, 对其进行受力分析, 分别计算线圈所受到的电磁力以及在此力作用下线圈发生的应变, 线圈和相邻部分降温速率不均匀引起的热应力的分布以及线圈发生的应变. 最后利用所得到的数据来校对线圈和线圈盒的强度, 为结构的优化设计提供依据, 并为失超保护提供可参考的数据.     

CR超导二极磁铁线圈受力分析

采用有限元分析的方法,以CR超导二极铁为研究对象,对其进行受力分析,分别计算线圈所受到的电磁力以及在此力作用下线圈发生的应变,线圈和相邻部分降温速率不均匀引起的热应力的分布以及线圈发生的应变.最后利用所得到的数据来校对线圈和线圈盒的强度,为结构的优化设计提供依据,并为失超保护提供可参考的数据.     

FAIR项目Super-FRS超导二极磁铁端部优化

介绍了Super-FRS超导二极磁铁的磁场优化和端部削斜方案,采用OPERA软件对活极头进行削斜计算,得出合理的活极头尺寸,使各场下的积分均匀度在要求范围内达到了±2×10-4。最后将计算的积分场均匀度与磁场测量的结果进行比较,结果吻合得较好,验证了这种端部活极头优化计算方法的正确性。 The end optimization of dipole magnet of Super-FRS for FAIR by OPERA 3D has been introduced in this paper. By using a complicated chamfer, the integral field homogeneity which is better than 2×10-4 can be obtained. In addition, the paper also introduced the comparison between the magnetic field measurement result and calculation one, which confirms the method of the removable pole end chamfer very well.     

FAIR项目Super-FRS超导二极磁铁测试线圈的三维失超数值模拟

国际反质子与离子研究装置(FAIR)项目中的Super-FRS超导二极磁铁是一个大型温铁结构的超导磁体,由中国负责设计、研制和测试。为了研究超导线圈的性能和其设计的可靠性,前期研制了一个测试线圈。建立了一个基于ANSYS和OPERA 3D的三维失超模型,不仅将模拟结果和实验数据进行对比,更可以获得失超过程的更多细节。模型将环氧浸渍的超导线圈简化为各项异性连续介质。将ANSYS求解器用于瞬态传热过程的分析,OPERA 3D用于磁场计算,并采用ANSYS脚本语言（APDL）进行焦耳热的计算和保护电路方程的求解。模拟得到了温度、电压、电流随时间的变化曲线和失超传播过程。最后将模拟结果和测试线圈的测试结果进行了比较。     

FAIR项目Super-FRS超导二极磁铁测试线圈的三维失超数值模拟

国际反质子与离子研究装置(FAIR)项目中的Super-FRS超导二极磁铁是一个大型温铁结构的超导磁体,由中国负责设计、研制和测试。为了研究超导线圈的性能和其设计的可靠性,前期研制了一个测试线圈。建立了一个基于ANSYS和OPERA 3D的三维失超模型,不仅将模拟结果和实验数据进行对比,更可以获得失超过程的更多细节。模型将环氧浸渍的超导线圈简化为各项异性连续介质。将ANSYS求解器用于瞬态传热过程的分析,OPERA 3D用于磁场计算,并采用ANSYS脚本语言（APDL）进行焦耳热的计算和保护电路方程的求解。模拟得到了温度、电压、电流随时间的变化曲线和失超传播过程。最后将模拟结果和测试线圈的测试结果进行了比较。     

CR环二极磁铁的磁场优化

FAIR项目中的CR环二极磁铁对磁场积分场的误差分布要求很高, 通过削斜与加载镜像板的方法是优化磁场的主要方法, 文中介绍了对二极磁铁优化方法和对它的处理方法. 利用削斜的方法来改变二极磁铁积分场的误差分布, 通过复杂的削斜, 已将其高场的误差分布优化到±2×10^－4. 加镜像板的方法主要适合高场, 而对低场的调节不明显. 另外处理方法的选取对结果的影响也很大, 文中对两种方法作了比较. 优化模拟计算软件采用的是专门的磁场计算工具OPERA.     

CR环二极磁铁的磁场优化

FAIR项目中的CR环二极磁铁对磁场积分场的误差分布要求很高,通过削斜与加载镜像板的方法是优化磁场的主要方法,文中介绍了对二极磁铁优化方法和对它的处理方法.利用削斜的方法来改变二极磁铁积分场的误差分布,通过复杂的削斜,已将其高场的误差分布优化到±2×10-4.加镜像板的方法主要适合高场,而对低场的调节不明显.另外处理方法的选取对结果的影响也很大,文中对两种方法作了比较.优化模拟计算软件采用的是专门的磁场计算工具OPERA.     

基于FPGA的Super-FRS超导二极磁铁样机失超探测系统

介绍了FAIR项目Super-FRS超导二极磁铁样机的基于FPGA的失超探测系统。该失超探测系统采用平衡桥路法, 并通过两组独立桥路以消除失超探测死区。 通过NI PXI 7830R FPGA模块实现平滑滤波和失超判断算法,并给出失超触发信号。失超数据采集模块采用预采样技术, 将失超前后一段时间内的数据采集下来,以便进行后续分析。 通过测试,失超探测模块准确检测到了失超的发生, 并触发失超保护电路和失超数据采集模块工作,有效地保护了超导二极磁铁。 : The quench detection system for Super FRS super ferric dipole prototype magnet of FAIR has been designed and built. The balance bridge was used to detect quench signal. In order to avoid blind zone of quench detection, two independent bridges were used. NI PXI 7830R FPGA was used to implement filter to quench signal and algorithm of quench decision and to produce quench trigger signal. Pre sample technique was used in quench data acquisition. The data before and after quench could be recorded for analysis later. The test result indicated that the quench of the dipole’s superconducting coil could be reliably detected by the quench detection module.     

内置垫补线圈的C型二极磁铁

对HIRFL CSR的原形磁铁进行了试制和研究.尝试了一种新的改善磁场分布的方法:在不增大极头的条件下使用两根内置导线,实践证明是可行的.用OPERA 2D和TOSCA 3D软件分析了垫补电流对中、低场的影响,同时也介绍了这块C型二极磁铁的制作工艺及磁场测量结果. The C-type dipole prototypes in the injection beam line from a Separate Sector Cyclotron (SSC) to Cooling Storage Ring (CSR) are selected as R & D for CSR magnets fabrication, because they have large bending angle and small radius, and are very difficult to stack and fabricate. A method to obtain good field homogeneity has been attempted in the C-type dipole prototype. This method is not the enlarged dipole pole but two imbedded conductors and two small power supplies. This is easy operating....     

CR超导二极铁导线的3D有限元失超模拟

利用FEM软件ANSYS对德国GSI的FAIR项目的超导二极铁的超导线进行了失超模拟.该模拟形象地给出导线的失超过程,通过APDL编程可以得到失超传播速度,失超时导体的端电压随时间的变化.文章还进一步研究了导线的最小失超传播区域MPZ,失超段初始温度和电流对失超传播速度的影响.     

FAIR项目super-FRS超导磁体结构分析

国际反质子与离子大科学工程项目中的超导super-FRS磁体包含2个超导线圈,最大磁场为1.6 T,这样大的磁场必然产生很大的电磁力。为了保证磁体运行时的机械稳定性,对项目中的超导super-FRS磁体进行了有限元结构的3维分析。结构分析中采用了ADINA和TOSCA两个有限元软件。ADINA软件主要用于结构中的应力应变计算,而TOSCA软件则主要用于电磁场的磁场强度和电磁力的计算。分析的结果显示super-FRS磁体采用铁芯及线圈盒长边中部加固结构时,其最大形变约0.19 mm,最大有效应力出现在长边中部的很小区域,约为92 MPa。由于线圈盒由316LN不锈钢制成,该结构是合理的。     

FAIR项目super-FRS超导磁体结构分析

 国际反质子与离子大科学工程项目中的超导super-FRS磁体包含2个超导线圈,最大磁场为1.6 T,这样大的磁场必然产生很大的电磁力。为了保证磁体运行时的机械稳定性,对项目中的超导super-FRS磁体进行了有限元结构的3维分析。结构分析中采用了ADINA和TOSCA两个有限元软件。ADINA软件主要用于结构中的应力应变计算,而TOSCA软件则主要用于电磁场的磁场强度和电磁力的计算。分析的结果显示super-FRS磁体采用铁芯及线圈盒长边中部加固结构时,其最大形变约0.19 mm,最大有效应力出现在长边中部的很小区域,约为92 MPa。由于线圈盒由316LN不锈钢制成,该结构是合理的。     

磁性液体材料微结构磁化状态数值分析

采用磁性液体边界元数值模型分析了磁性粒子微结构磁化状态及相互作用,并与相应的有限元数值结果进行比较．结果表明：虽然粒子边界层附近的磁场分布出现了一定的模糊,且变化幅度明显高于有限元结果,但在粒子边界层以外的其它区域两种数值解法具有高度一致性;当粒子边界元节点数较小时,磁力相互作用边界元结果与有限元结果相差较大,且很不稳定;随着节点数增加,边界元结果逐渐趋近于有限元虚功原理的磁力数值结果,并达到一个较稳定的量值．结果清晰地反映出边界元数值方法在磁性液体多体动力学模拟研究中的一些基本特征。     

光纤陀螺光纤环的热应力分布仿真分析方法

针对光纤线圈较容易受温度影响的问题,从热至应力的角度,推导了由热应力导致的光纤陀螺的相位差离散数学公式,并在此基础上,对四级对称绕法绕制的无骨架光纤环建立了有限元模型。结合光纤陀螺工作环境的栽荷和边界条件对其不同温度下的热应力分布进行仿真分析。仿真分析结果表明,光纤环内侧受到的热应力较大,高低温下热应力值分别达到最大和...     

几组特殊形状永磁体的磁场及梯度COMSOL分析

利用COMSOL"静磁场,无电流"的应用模式给出了相对放置的永磁条、具有磁回路结构的磁轭磁极、环形磁体的磁场分布图,并分析了这3组磁体的磁场和梯度情况,更关注于均匀磁场和恒梯度磁场的分布情况。     

永磁体空间磁场的分析计算及其在永磁磁力轴承中的应用

在介绍三种永磁体空间磁场计算模型的基础上,利用泛函理论分别推导出等效磁荷模型和等效电流模型对应的变分形式,并就等效磁荷模型详细地介绍了有限元法．由于等效磁荷模型使用仅有一个自由度的标量磁位,因而计算起来比具有三个自由度的矢量磁位的等效电流法更简便．从永磁磁力轴承磁场的计算算例中可以看出,用等效磁荷模型的有限元法计算永磁体空间磁场是非常简便和有效的．