铸造模拟软件讲解

PROCAST

ProCAST由法国ESI公司开发的综合的铸造过程软件解决方案，有20多年的历史，提供了很多模块和工程工具来满足铸造工业最富挑战的需求。基于强大的有限元分析，它能够预测严重畸变和残余应力，并能用于半固态成形，吹芯工艺，离心铸造，消失模铸造、连续铸造等特殊工艺。

procast

百科名片

ProCast软件界面

ProCAST由法国ESI公司开发的综合的铸造过程软件解决方案，有20多年的历史，提供了很多模块和工程工具来满足铸造工业最富挑战的需求。基于强大的有限元分析，它能够预测严重畸变和残余应力，并能用于半固态成形，吹芯工艺，离心铸造，消失模铸造、连续铸造等特殊工艺。

目录

适用范围材料数据库

模拟分析能力

分析模块

ProCAST特点

模拟过程

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适用范围

材料数据库

模拟分析能力

分析模块

ProCAST特点

模拟过程

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ProCast应用(10张)

编辑本段适用范围

ProCAST适用于砂型铸造、消失模铸造、高压铸造、低压铸造、重力铸造、

软件操作界面

倾斜浇铸、熔模铸造、壳型铸造、挤压铸造、触变铸造、触变成形、流变铸造。由于采用了标准化、通用的用户界面，任何一种铸造过程都可以用同一软件包ProCAST进行分析和优化。它可以用来研究设计结果，例如浇注系统、通气孔和溢流孔的位置，冒口的位置和大小等。实践证明，ProCAST可以准确地模拟型腔的浇注过程，精确地描述凝固过程。可以精确地计算冷却或加热通道的位置以及加热冒口的使用。

编辑本段材料数据库

ProCAST可以用来模拟任何合金，从钢和铁到铝基、钴基、铜基、镁基、镍基、钛基和锌基合金，以及非传统合金和聚合体。ESI旗下的热物理仿真研究开发队伍汇集了全球顶尖的五十多位冶金、铸造、物理、数学、计算力学、流体力学和计算机等多学科的专家，专业从事ProCAST和相关热物理模拟产品的开发。得益于长期的联合研究和工业验证，使得通过工业验证的材料数据库不断地扩充和更新，同时，用户本身也可以自行更新和扩展材料数据。除了基本的材料数据库外，ProCAST还拥有基本合金系统的热力学数据库。这个独特的数据库使得用户可以直接输入化学成分，从而自动产生诸如液相线温度、固相线温度、潜热、比热和固相率的变化等热力学参数。

编辑本段模拟分析能力

ProCAST可以分析缩孔、裂纹、裹气、冲砂、冷隔、浇不足、应力、变形、模具寿命、工艺开发及可重复性。ProCAST几乎可以模拟分析任何铸造生产过程中可能出现的问题，为铸造工程师提供新的途径来研究铸造过程，使他们有机会看到型腔内所发生的一切，从而产生新的设计方案。其结果也可以在网络浏览器中显示，这样对比较复杂的铸造过程能够通过网际网络进行讨论和研究。

编辑本段分析模块

ProCAST是针对铸造过程进行流动一传热一应力耦合作出分析的系统。它主要由8个模块组成：有限元网格划分MeshCAST基本模块、传热分析及前后处理(Base License)、流动分析(Fluid flow)、应力分析(Stress)、热辐射分析(Radiation)、显微组织分析(Micromodel)、电磁感应分析(Electromagnetics)、反向求解(Inverse)，这些模块既可以一起使用，也可以根据用户需要有选择地使用。对于普通用户，ProCAST应有基本模块、流动分析模块、应力分析模块和网格划分模块。

1)传热分析模块

本模块进行传热计算，并包括ProCAST的所有前后处理功能。传热包括

铸件顶出后型腔和铝铸件的温度分布

传导、对流和辐射。使用热焓方程计算液固相变过程中的潜热。ProCAST的前处理用于设定各种初始和边界条件，可以准确设定所有已知的铸造工艺的边界和初始条件。铸造的物理过程就是通过这些初始条件和边界条件为计算机系统所认知的。边界条件可以是常数，也可以是时间或温度的函数。ProCAST配备了功能强大而灵活的后处理，与其他模拟软件一样，它可以显示温度、压力和速度场，又可以将这些信息与应力和变形同时显示。不仅如此，ProCAST还可以使用x射线确定缩孔的存在和位置，采用缩孔判据或Niyama判据也可以进行缩孔和缩松的评估。ProCAST还能显示紊流、热辐射通量、固相分数、补缩长度、凝固速度、冷却速度，温度梯度等。

2)流体分析模块

流体分析模块可以模拟包括充型在内的所有液体和固体流动的效应。ProCAST通过完全的Navier—Stocks流动方程对流体流动和传热进行耦合计算。本模块中还包括非牛顿流体的分析计算。此外，流动分析可以模拟紊流、触变行为及多孔介质流动(如过滤网)，也可以模拟注塑过程。流动分析模块包括以下求解模型：Navier—Stokes流动方程，自由表面的非稳态充型，气体模型(用以分析充型中的囊气、压铸和金属型主宰的排气塞、砂型透气性对充型过程的影响以及模拟低压铸造过程的充型)，滤模型(分析过滤网的热物性和透过率对充型的影响，以及金属在过滤网中的压头损失和能量损失，粒子轨迹模型跟踪夹杂物的运动轨迹及最终位置)，牛顿流体模型(以Carreau．Yasuda幂律模型来模拟塑料、蜡料、粉末等的充型过程)，紊流模型(用以模拟高压压力铸造条件下的高速流动)，消失模模型(分析泡沫材料的性质和燃烧时产生的气体、金属液前沿的热量损失、背压和铸型的透气性对消失模铸造充型过程的影响规律)，倾斜浇注模型(用以模拟离心铸造和倾斜浇注时金属的充型过程)。从以上列出的流动分析模型可知，在模拟金属充型方面ProCAST提供了强大的功能。

3)应力分析模块

本模块可以进行完整的热、流场和应力的耦合计算。应力分析模块用以模拟计算领域中的热应力分布，包括铸件铸型型芯和冷铁等。采用应力分析模块可以分析出残余应力、塑性变形、热裂和铸件最终形状等。应力分析模块包括的求解模型有6种：线性应力，塑性、粘塑性模型，铸件、铸型界面的机械接触模型，铸件疲劳预测，残余应力分析，最终铸件形状预测。

4)辐射分析模块

本模块大大加强了基本模块中关于辐射计算的功能。专门用于精确处理单晶铸造、熔模铸造过程热辐射的计算。特别适用于高温合金如铁基或镍基合金。此模块被广泛用于涡轮叶片的生产模拟。

该模块采用最新的“灰体净辐射法”计算热辐射自动计算视角因子、考虑阴影效应等，并提供了能够考虑单晶铸造移动边界问题的功能。此模块还可以用来处理连续性铸造的热辐射，工件在热处理炉中的加热以及焊接等方面的问题。

5)显微组织分析模块

显微组织分析模块将铸件中任何位置的热经历与晶体的形核和长大相联系，从而模拟出铸件各部位的显微组织。ProCAST中所包括的显微组织模型有通用型模型，包括等轴晶模型、包晶和共晶转变模型，将这几种模型相结合就可以处理任何合金系统的显微组织模拟问题。ProCAST使用最新的晶粒结构分析预测模型进行柱状晶和轴状晶的形核与成长模拟。一旦液体中的过冷度达到一定程度，随机模型就会确定新的晶粒的位置和晶粒的取向。该模块可以用来确定工艺参数对晶粒形貌和柱状晶到轴状晶的转变的影响。Fe—C合金专用模型：包括共晶/共析球墨铸铁、共晶/共析灰El/白口铸铁、Fe—C合金固态相变模型等。运用这些模型能够定性和定量地计算固相转变、各相如奥氏体、铁素体、渗碳体和珠光体的成分、多少以及相应的潜热释放。

6)电磁感应分析模块

电磁感应分析模块主要用来分析铸造过程中涉及的感应加热和电磁搅拌等问题，如半固态成形过程中的用电磁搅拌法制备半固态浆料及半固态触变成形过程中用感应加热重熔半固态坯料。这些过程都可以用ProCAST对热流动电磁场进行综合计算和分析。7)网格生成模块

MeshCASTMeshCAST自动产生有限元网格。这个模块与商业化CAD 软件的连接是天衣无缝的。它可以读入标准的CAD文件格式如IGES，Step，STL或者Parsolids。同时还可以读诸如I-DEAS，Patran，Ansys，ARIES或ANVIL格式的表面或三维体网格，也可以直接和ESI的PAMSYS．TEM和GEOMESH无缝连接。MeshcastTM同时拥有独一无二的其他性能，如初级CAD工具、高级修复工具、不一致网格的生成和壳型网格的生成等。

8)反向求解模块

本模块适用于科研或高级模拟计算之用。通过反算求解可以确定边界条件和材料的热物理性能，虽然ProCAST提供了一系列可靠的边界条件和材料的热物理性能，但有时模拟计算对这些数据有更高的精度要求，这时反算求解可以利用实际的测试温度数据来确定边界条件和材料的热物理性能，以最大限度地提高模拟结果的可靠性。在实际应用技术中首先对铸件或铸型的一些关键部位进行测温，然后将测温结果作为输人量通过ProCAST反向求解模块对材料的热物理性能和边界条件进行逐步迭代，使技术的温度/时间曲线和实测曲线吻合，从而获得精确计算所需要的边界条件和材料热物理I生能数据。

编辑本段ProCAST特点

ProCAST采用基于有限元法(FEM)的数值计算方法与有限差分(FDM)相比，有限元法具有较大的灵活性，特别适用于模拟复杂铸件成形过程中的各种物理现象。有限元法的优点可以归纳如下：①好的几何描述能力。FEM可以精确描述曲面，而FDM只能以阶梯形简化描述曲面。

②建模过程中如需局部网格细化，有限元网格无须像有限差分法那样把细化影响到整修模型，这样使FEM的单元和节点数明显少于FDM。

③以弹性、弹塑性、弹粘塑性模型进行应力和热的耦合分析时，只能采用有限元法。有限差分法由于网格不能变形而不能进行应

力分析。

④在处理和充型方向相平行的曲面时，由于有限元法能够精确描述曲面边界，因而能准确模拟铸件充型的流场；而有限差分法在描述铸件曲面边界时，由于断面成锯齿状而造成较大的偏差。

⑤在精确处理辐射传热问题时，视角系数和阴影效果的计算，要求准确地描述外表面及相应方位。因此，FDM无法处理复杂的辐射问题。

ProCAST作为针对铸造过程进行流动一传热一应力耦合求解的软件包，能够模拟铸造过程中绝大多数问题和许多物理现象。在铸造过程分析方面，ProCAST提供了能够考虑气体、过滤、高压、旋转等对铸件充型的影响；能够模拟出气化模铸造、低压铸造、压力铸造、离心铸造等几乎所有铸造工艺的充型过程，并能对注塑、压制腊模、压制粉末等的充型过程进行模拟。

在传热分析方面，ProCAST能够对热传导、对流和辐射等3种传热方式进行求解，尤其是引入最新“灰体净辐射法”模型，使ProCAST 擅长于解决精铸及单晶铸造问题。

在应力分析方面，通过采用弹塑性和粘塑性及独有的处理铸件/

铸型热和机械接触界面的方法，使其具有分析铸件应力、变形的能力。

在电磁分析方面，ProCAST可以分析铸造过程所涉及的感应加热和电磁搅拌等。

以上的分析可以获得铸造过程中的各种现象、铸造缺陷形成及分布铸件最终质量的模拟和预测。

ProCAST以模拟铸造过程的基本功能划分模块，而不以铸造方法进行模块划分。各模块根据可靠数据不仅能模拟铸造过程，还能够模拟出热处理和焊接等方面的问题。这极大地方便了用户，使用户可以灵活地应用软件解决多种工艺问题。

ProCAST的前后处理完全基于OSF/Motif的ProCAST的用户界面。通过提供交互菜单数据库和多种对话框完成用户信息的输入。ProCAST具有全面的在线帮助，具有良好的用户界面。ProCAST通过提供与通用机械CAD系统的接口，直接获取铸件实体模型的IGES文件或通用CAE系统的有限元网格文件。

ProCAST还可以将模拟结果直接输出到CAD系统接口，尤其可以通过I-DEAS直接读取ProCAST结果文件。这使得ProCAST极易与具有设计加工功能的CAD/CAM/CAE系统相集成，实现数据共享，大幅度提高铸造生产率。ProCAST可运行于WindowsNT，Windows2000，WindowsXP，Linux和UNIX平台，对硬件没有特殊要求。同时，ProCAST也可运行于矢量计算机上和进行并行处理。ProCAST采用TK/TCL跨平台语言，所有平台的升级均同时进行，无须任何第三方软件支持。

编辑本段模拟过程

1)创建模型可以分别用IDEAS，UG，PATRAN，ANSYS作为前处理软件创

车轮铸件模拟

建模型，输出ProCAST可接受的模型或网格格式的文件。

2)MeshCAST对输入的模型或网格文件进行剖分，最终产生四面体网格，生成XX．mesh文件，文件中包含节点数量、单元数量、材料数量等信息。

3)PreCAST分配材料、设定界面条件、边界条件、初始条件、模拟参数，生成xxd．dat文件和xxp．dat文件。4)DataCAST检查模型及PreCAST中对模型的定义是否有错误，若有错误则输出错误信息，若无错误则将所有模型的信息转化为二进制，生成xx．unf 文件。

6)ProCAST对铸造过程模拟分析计算，生成XX．unf文件。

5)ViewCAST显示铸造过程模拟分析结果。(Z)PostCAST对铸造过程模拟分析结果进行后处理。

ProCast应用(8张)

magmasoft

MAGMAsoft简介

MAGMA SOFT铸造仿真软件是全球最佳的压铸铸造软件工具，为铸造业提供改善铸品品质，制程条件，降低成本，增加竞争力的唯一选择。

铸型的充填、凝固、机械性能、残余应力及扭曲变形等的模拟为全面最佳化铸造工程提供了最可靠的保证。以往只有对铸造工程参数及铸造质量的影响因素有透彻的了解，才能使铸造工程师对生产高质量的铸件拥有信心。传统的方法对铸造工程的最佳化工作既耗资又费时，时程的压力使得很多铸造工程无法发挥全面的潜力。

MAGMASOFT软件中的专用模块满足您独特的需求。

●MAGMA standard标准模块包括：

●Project man agement module 项目管理模块

●Pre - processor 分析前处理模块

●MAGMA fill 流体流动分析模块

●MAGMA solid 热传及凝固分析模块

●MAGMA batch 制程仿真分析模块

●Post - processer 后处理显示模块

●Thermophysical Database 热物理材料数据库

●MAGMA lpdc 低压铸造专业模块

●MAGMA hpdc高压铸造专业模块

●MAGMA iron铸铁铸造专业模块

●MAGMA tilt 倾转浇铸铸造专业模块

●MAGMA roll-over浇铸翻转铸造专业模块

●MAGMA thixo 半凝固射出专业模块

●MAGMA stress 应力应变分析模块

●MAGMA disa DISA铸造生产线模块

使用MAGMASOFT铸造仿真软件则是最经济、最方便的方式，它为以最低的成本生产高质量的铸件提供正确有效的解决方案。参考网站：

官网

https://www.wendangku.net/doc/2f10674440.html,

压铸CAE模流分析论坛

https://www.wendangku.net/doc/2f10674440.html,

AnyCasting

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AnyCasting

AnyCasting?是韩国AnyCasting公司自主研发的新一代基于Windows操作平台的高级铸造模拟软件系统。是专门针对各种铸造工艺过程开发的仿真系统，可以进行铸造的充型、热传导、凝固过程和应力场的模拟分析。

目录

基本信息

模块划分

应用特点

展开

基本信息

模块划分

应用特点展开

编辑本段基本信息

1985年，AnyCasting?软件核心求解器研发成功，1990年开始推Anycastin模块[1]

广为商业化软件，通过多年来为大量不同领域如汽车、电子、重工、连续铸造行业的客户提供铸造工程咨询服务，AnyCasting?积累了丰富的铸造工程经验，并不断地将实际的工艺经验在软件功能中得以实现，使得AnyCasting?日益成为当今世界上技术最先进，包含丰富实际工程经验的铸造模拟分析软件系统。[1]

编辑本段模块划分

AnyPre

作为AnyCasting?的前处理程序，anyPRE可以实现CAD模型的导入，

前处理模块

有限差分网格的划分，模拟条件的设置，并调用AnySOLVER进行

求解。使用anyPRE

，您可以进行多种设置包括工艺流程和材料的

选择来模拟铸造成型过程，设置边界、热传导和浇口条件，也能通过特殊功能模块来设置一些设备和模型。另外，你还可以通过anyPRE提供的CAD功能来查看、移动/旋转实体坐标系统。AnySolver

作为AnyCasting?的求解器，anySOLVER能够根据你的设定计算流AnySolver

场和温度场。铸造成型模拟包括计算熔体充型过程的流动分析和熔体凝固过程的传热/凝固分析。只有在两个分析都准确的前提下才能正确预测可能造成缺陷的区域。

AnyPost

作为AnyCasting?的后处理器，anyPOST通过读取anySOLVER中AnyPost

生成的网格数据和结果文件在屏幕上输出图形结果。使用anyPOST，你可以用二维和三维观察充型时间，凝固时间，等高线（温度，压力，速率）和速度向量，也可以用传感器的计算结果来创建曲线图。这个程序具备动画功能使用户把计算结果编辑成播放文件，通过卓越的结果合并功能来观察各种二维或三维的凝固缺陷。另外，相关资料可以保存成新的文件用于将来的复试。AnyMesh

anyMESH能编辑由anyPRE生成的网格文件。您可以轻松地修改网格信息而不改变几何模型。

AnyDbase

作为一个能概括铸造成型中熔体，模具和其他材料性能的数据库管理程序，anyDBASE主要分为常规数据库和用户数据库。常规数据库提供了具有国际标准的常用材料性能，而用户数据库使用户能保存和管理修改或附加的数据。用户能简单的选择感兴趣的材料而不需要输入几百种不同的材料性能。另外，它还提供每种材料的传热系数，提高了程序的方便性。[1]

AnyCasting应用安例(9张)

编辑本段应用特点

1.专业的铸造模拟软件，可广泛应用于不同的铸造工艺仿真模拟，其中包括：

-压铸

- 低压铸造

- 砂型铸造

- 熔模铸造

- 金属型铸造

- 重力倾转铸造

- 离心铸造

- 挤压铸造

- 真空压铸

- 大钢锭

2.强大的Real Flow (真实模流)求解器采用混合求解流体流动方式，为快速准确的模流分析提供了技术保障。

3.基于微软Windows操作系统开发，软件操作界面友好，包括中文、日文和英文等多语种版本。

4.OpenGL技术开发的强大的三维处理技术和图像处理功能，使模型准备和结果显示更为快速、逼真。[2]

Flow-3D

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软件名，计算仿真工具，设计者Dr.C.W. Hirt ，从1985年正式推出后，采用CFD解算技术。工程师能够根据自行定义多种物理模型，应用於各种不同的工程领域。主要用于预测自由液面流动（free-surface flows）。FLOW-3D Software:

Overview

FLOW-3D是高效能的计算仿真工具，工程师能够根据自行定义多种物理模型，应用於各种不同的工程领域。藉由精确预测自由液面流动（free-surface flows），FLOW-3D可以协助您在工程领域中改进现有制程。

FLOW-3D 是一套全功能的软件，不需要额外加购网格生成模块或者事后处理模块。完全整合的图像式使用者介面让使用者可以快速的完成仿真专案设定到结果输出。

网格与几何Meshing & Geometry:

．结构式有限差分法网格

．多区块网格技术，支援嵌入式或者是连接式网格区块．Fractional areas/volumes (FAVOR?) 技术，能够高效率并且精确的定义几何外型

．自由网格设定

．内建基本几何产生器

．可读入多种CAD 格式图档

流动种类选项Flow Type Options:

管内流, 管外流, 以及自由液面流动模式

．支持三维, 二维或一维问题计算

．暂态流动计算

．支持卡氏坐标系或圆柱坐标系

．支持非黏性, 黏性层流以及紊流流动

．多种量化数值指定计算

．叁考坐标轴计算

．两相流

．热传计算（包含相变化）

．饱和及非饱和多孔性材质

流动定义选项Flow Definition Options:

．一般初始条件

．边界条件

．对称

．刚体墙

．连续

．周期

．指定压力

．指定速度

．流出

．网格重叠

．静水

．重新启动选项

．接续仿真计算

．从之前的仿真计算接续重叠计算资料

．新增, 删除或改变模型叁数

数值模型选项Numerical Modeling Options:

．Volume-of-Fluid (VOF) method 追踪流体边界--TruVOF ．Fractional areas/volumes (FAVOR?) 高效率的几何定义．一阶, 二阶以及三阶平流advection 计算

．Sharp fluid interface tracking

．隐式解及显式解计算

．支援Point, line relaxation 以及GMRES pressure 求解器．使用者自定义变数, 副程序以及输出．执行程序时之计算叠代工具

流体模型选项Fluid Modeling Options:

．单一不可压缩流体– confined or with free surfaces ．两种不可压缩流体– miscible or with sharp interfaces ．可压缩流体– subsonic, transonic, supersonic

．饱和流体

．声波现象

．不同密度/直径之质量粒子

热模型选项Thermal Modeling Options:

．自然对流

．强迫对流

．流体与固体热传导

．流体与固体热传递

．热传导

．指定热通量

．指定温度

．从流体/物件至空间之热传递

．流体或固体内之能量分布/集中

．散轶之热辐射

．黏滞热

物理模型选项Physical Modeling Options:

．冲刷与侵蚀沉积

．空化

．相变化(液体-气体, 液体-固体)

．表面张力

．热虹吸现象

．接触面黏着

．接触面粗度

．蒸汽与气泡

．固化与融化(heat-of-transformation table)

．质量/动量/能量产生设定

．均布之质量/能量产生器

．剪切变化, 密度变化与温度相依之黏度模型

．触变黏度

．弹性张力

．电场

．绝缘现象

．电渗透

．静电粒子

．电驱动力现象

．焦耳加热

．卷气

．分子以及紊流扩散

特殊物理模型Special Physical Models:

．六自由度一般移动物件--user specified motion or fully-coupled with rigid body motion

．旋转物件

．多孔性隔板与物件(linear and quadratic flow losses)

．碰撞模型

金属铸造模型Metal Casting Models:

．固化/融化(heat-of-transformation table)

．固化收缩．固化过程中的二元隔离

．潜热释放影响的固化率

．热循环

．缺陷追踪

．气穴模型

．消失模铸造模型

．半固态材料模型

．砂模湿气

．柱塞头移动

．背压与排气

．砂芯吹砂

紊流模型Turbulence Models:

．Prandtl mixing length

．One-equation transport

．Two-equation k-ε transport

．RNG (renormalized group theory)

．Large eddy simulation

多孔性材质模型Porous Media Models:

．变动孔隙设定

．定向孔隙设定

．一般流体损轶(linear and quadratic)

．毛细压力

．不饱和流体

．多孔性材质之热传递

两相流体与两种以上材质物件组合模型Two-phase and Two-component Models:

．液体/液体与气体/液体介面

．两相流混合

．单一可压缩流体与分散的不可压缩流体混合．两相飘移通量

．气体-液体与液体-气体之相变化

．绝热气泡

．相变化气泡

．含不连续粒子之连续流体

．纯量运输

非连续粒子模型Discrete Particle Models:

．无质量之标示粒子

．可指定尺寸/重量之质量粒子

．一次元与二次元流体-动力拖曳计算．Monte-Carlo 扩散

．粒子- 流体动量耦合计算

．黏性粒子之抵抗系数

．点或质量粒子产生器

．带电粒子

．粒子追踪

浅层流体模型Shallow Flow Models:

．浅层水模型

．一般浅层

．润湿和乾燥

．风切

．地表粗度效应

化学模型Chemistry Models:．化学速率方程式求解器

．Stationary or advected species

自动化特色Automatic Features:

．网格与初始条件产生

．精确与稳定计算之时间步距控制

．自动限制流体压缩性

．由FLOW-3D 控制的收敛与放宽计算

．自动提示以最适化计算

与其他软件之接口Options for Coupling with Other Programs: ．一般输入格式：Stereolithography (STL) files--binary or ASCII ．从ANSYS 或I'DEAS 转入之tetrahedral data

．与Tecplot , Ensight , and FieldView 之直接资料接续端口．可输出格式给PLOT3D-compatible visualization programs ．Neutral file 格式输出

．客制化计算工具加入

．Topgraphic 资料

资料操作选项Data Processing Options:

．全自动或客制化产生之图表

．图形支援OpenGL-based graphics

．彩色或黑白向量, 等高线图, 3D 以及粒子图像输出

．随时间变化之变量记录

．受力与力榘计算

．动画输出

．PostScript, JPEG 以及Bitmap 图像输出

．流线输出

．STL 几何图档检视

多处理器计算Multi-Processor Computing:

．内存共享计算（SMP 版本，支援多核CPU, 支援Windows/Linux 系统）

．计算机丛集系统（MP 版本，需架设於Linux 系统）

Flow-3D是国际知名流体力学大师Dr.C.W. Hirt 毕生之作，从1985年正式推出后，其CFD解算技术TrueV.O.F.在实务问题的拟真与计算结果的准确度上皆受到使用者的赞誉与嘉许。其特别的FAVOR 技巧更是针对自由液面（Free surface）如常见的金属压铸(Metal Casting)与大地水利学等复杂问题提供了更高精度、更高效率的解答。

不仅如此，Flow-3D本身完整的理论基础与数值结构，，也能满足个个不同领域中使用者的需要，如微小到柯达公司最高阶相片打印机的喷墨头计算，大到NASA超音速喷嘴与美国海军舰载输油系统的设计，近来更针对生医科技中的电泳进行新模块的开发及验证。

□ Castiing铸造

为了节省开发成本与开发时间，运用计算机仿真技术于铸造件与铸造模具的开发行之已久。FLOW-3D® 更是分析软件中之佼佼者！

□ Aerospace航天工业

推进运动的控制，是完成一个成功飞行器设计的重要关键。FLOW-3D® 的自由液面（Free Surface）模拟，能够精确的描述各种物理现象。

□ Coating喷涂

由于尺寸与精度的要求，涂布制程的最佳化是非常困难的。然而，计算机仿真却可以克服这个问题。FLOW-3D® 在涂布领域的应用非常广泛。

□ Welding焊接

焊接中的熔滴的自由表面变化，熔滴、熔池、母材之间的多相流分析，用FLOW-3D能得到很好的应用。

□ Consumer Products消费性产品

在日常消费性产品中，自由液面流体的流动应用非常广泛。一个倒开水的简单动作，就是一个需要以自由液面流动模拟的案例。□ Lnkjets喷墨

随着数字相机的销售量节节上升，传统喷墨打印机的市场不断扩大。如何让家用打印机，拥有照片般的打印质量，是每个开发厂商的研发目标。

□ Maritime船舶

在船舶外形设计时，流体的流动必须加以考虑。而在自由液面的模拟，Flow-3D堪称执牛耳之地位！

□ Wat er & Enviromenal水力与环境工程

从事水利工程的人员一直以来，都希望有一套能够处理复杂自由液面的流体力学分析软件。FLOW-3D® 的优异计算能力，解决了这个问题。

□ MEMS微机电工程

微机电系统（MEMS）的开发透过半导体制程的技术已更趋成熟稳定，在次微米组件中可包含机械、流体、光学及电控设计。因为利用集成电路的制程缘故，故可以大量生产高精度、低成本的零组件，其间并可将复杂的电路整合其中。

华铸CAE

百科名片

“华铸CAE”铸造工艺分析软件是分析和优化铸造工艺的重要工具，是华中科技大学（原华中理工大学）经20多年研究开发，并在长期的生产实践中不断改进，完善起来的集成软件系统，目前发行的版本是V11.0。它以铸件充型、凝固过程数值模拟技术为核心对铸件的成型过程进行工艺分析和质量预测，从而协助工艺人员完成铸件的工艺优化工作。多年来在提高产品质量，降低废品，减少消耗，缩短试制周期，赢得外商订单等方面为众多的厂家创造了显著的经济效益，在行业内享有广泛的声誉和信誉。

目录

华铸CAE铸造工艺分析软件系统

功效意义

使用范围

分析内容

预测缺陷

编辑本段华铸CAE铸造工艺分析软件系统

据统计，截止到2000年底，本软件在广大客户的生产应用中取得的效益累计超过亿元，到2009年12月，本软件国内外的用户近400家。

编辑本段功效意义

增进科学决策，减少经验依赖

预测铸件缺陷，优化铸造工艺

降低毛料消耗，提高工艺出品

缩短试制周期，节省试制费用

敏捷市场反应，增强竞争优势

改善企业形象，促成产品外销编辑本段使用范围

铸造材质：钢、铁、铝、铜等各种各类铸造合金

铸造方式：砂型、金属型、壳型、铁模覆砂、熔模、低压、压力等铸造方式

编辑本段分析内容

流动充型过程、冷却凝固过程、充型换热耦合过程

编辑本段预测缺陷

夹渣、卷气、冷隔、浇不足、缩孔、缩松

该软件具体适用于：

Ø 适合多类合金材质，包括铸钢类、球铁类、灰铁类、铝合金类、铜合金类；

Ø 适合多种铸造方法，包括砂型铸造、金属型铸造、压铸、低压铸造、熔模铸造、倾斜铸造等；

Ø 能够进行铸件的凝固分析、充型分析以及流动和传热耦合计算分析；

Ø 能够进行低压铸造、压铸、金属型铸造的多周期、多阶段全过程的分析；

Ø 可以对包括水、油、气等不同冷却介质的各种复杂冷却工艺进行优化分析；

Ø 能够模拟多个不同规格的浇包同时浇注的的复杂浇注过程；

Ø 能够模拟补浇工艺、点冒口过程；

Ø 应用了重力补缩技术，可以直接准确模拟缩孔缩松的形成过程，实现了缩孔缩松的位置、形状和大小的定量的模拟；

Ø 明确显示负压分布实时变化过程，模拟卷气、夹杂形成过程，预测相应的缺陷、优化浇注系统、浇注工艺及结构设计；

Ø 明确显示充型过程的固相率动态分布状况，模拟浇不足、冷隔以及融合纹的形成过程，优化铸造工艺；

Ø 三维造型平台用户可任选，绝大部分三维造型系统（包括Auocad R14/2000、PRO/E、UG、SOLIDEDGE、SOLDWORKS、I-DEAS、CATIA、MDT、金银花等）均能与本系统顺利接口；

Ø 自动网格剖分、速度快、稳定性好、容错能力强，一般中等复杂程度铸件，剖分千万个网格几分钟内完成；

Ø 在微机上凝固分析处理网格数可达数千万个，甚至上亿个，软件不限制网格数，仅受内存限制，计算任务一般在数小时之内完成，容量及速度在国内遥遥领先。

Ø 在微机上实现实用的流场分析、流动与温度耦合计算，单元数可达数百万个。流动场、耦合场分析技术在国内首屈一指。Ø 后处理采用最新可视化技术、多媒体技术，丰富、直观、生动，任意实时缩放、任意实时旋转、任意实时剖切。可自动生成X射线透视图、凝固色温图、温度梯度图、铸件结构图、铸型系统装配图、流动向量图、填充体积图、压强分布图、充型温度分布图等。颜色随意调整、画面直接打印。

分析结果三维动画自动合成，动画演示直观准确，透彻明了。动态过程完整细腻；后处理中实时动态显示技术、动画显示技术达到国际同类软件的先进水平。

Ø 数值鼠标技术，华铸CAE特有。在各种函数三维分布图形画面上，伴随鼠标移动，在鼠标光标的延伸空间，以数字方式即时刷新显示鼠标所指单元相应的几何、物理函数值，或区域极值，或区域统计值，包括：

1、鼠标所指单元的温度、压力、速度、凝固时间、Niyama函数、缩松孔隙率，等函数值；

2、鼠标所指点所在的每个液相连通区域，每个缩孔连通孔腔，每个缩松连续区域等的体积，以及相关函数值在相应区域的极值等；

3、鼠标所指点的尺寸坐标、单元坐标位置、单元尺寸大小，也包括STL图形上任意点的三维尺寸坐标位置；

Ø 自动生成任意点温度曲线，鼠标直接点取、方便灵活；Ø 铸件（铸型）CT剖片，各种方向，任意剖片，直接明了；Ø 孤立区全自动搜索，自动统计，最终缺陷预测；

Ø 自动导航，无须操作菜单，无须记忆操作顺序，舒适享受；

Ø 详尽周到的自学向导，即呼即出的在线帮助；

Ø 可以在PWIN98/2000/NT/XP下运行；

Ø 全部自主版权，稳定可靠，易维护、易升级。

procast在铸造中的应用

对于我们学铸造专业的学生来说，掌握几款铸造方面的软件是很有必要的，有了一定的软件基础在以后的铸造设计、模拟中都是很有用的。下面介绍下ProCAST软件在铸造中应用。 一、概述 ?ProCAST是为评价和优化铸造产品与铸造工艺而开发的专业CAE系统，借助于ProCAST系统，铸造工程师在完成铸造工艺编制之前，就能够对铸件在形成过程中的流场、温度场和应力场进行仿真分析并预测铸件的质量、优化铸造设备参数和工艺方案。 ?ProCAST可以模拟金属铸造过程中的流动过程，精确显示充填不足、冷隔、裹气和热节的位置以及残余应力与变形，准确地预测缩孔、缩松和铸造过程中微观组织的变化。 ?作为ESI集团热物理综合解决方案的旗舰产品，ProCAST是所有铸造模拟软件中现代CAD/CAE集成化程度最高的。它率先在商用化软件中使用了最先进的有限元技术并配备了功能强大的数据接口和自动网格划分工具。 ?全部模块化设计适合任何铸造过程的模拟； ?采用有限元技术，是目前唯一能对铸造凝固过程进行热－流动－应力完全耦合的铸造模拟软件； ?高度集成。 二、发展历程 ?Procast自1985年开始一直由位于美国马里兰州首府Annapolis的UES Software进行开发，并得到了美国政府和诸多研究机构的大力资助。为了保证模拟的精度，Procast一开始就采用有限元方法作为模拟的技术核心。 ?1990年后，位于瑞士洛桑的Calcom SA和瑞士联邦科技研究院也加入了Procast部分模块的开发工作，基于其强大的材料物理背景，Calcom在Procast 的晶粒计算模块和反求模块开发上贡献良多。 ?2002年，Procast和Calcom SA先后加入ESI集团，并重新组建为Procast Inc. (美国马里兰州)和Calcom ESI (瑞士洛桑)。ESI也重新整合了其原有的热物理模拟队伍如PAM-CAST和SYSWELD，这样Procast（有限元铸造仿真），PAM-CAST（有限差分元铸造仿真）, Calcosoft（连续铸造仿真）和SYSWELD （热处理与焊接模拟）一起组成ESI完整的热物理综合解决方案。 三、适用范围 ?砂型铸造、消失模铸造; ?高压、低压铸造; ?重力铸造、倾斜浇铸; ?熔模铸造、壳型铸造; ?挤压铸造; ?触变铸造、触变成型、流变铸造。 由于采用了标准化的、通用的用户界面，任何一种铸造过程都可以用同一软件包ProCASTTM进行分析和优化。它可以用来研究设计结果，例如浇注系统、通气孔和溢流孔的位置，冒口的位置和大小等。实践证明ProCASTTM可以准确地模拟型腔的浇注过程，精确地描述凝固过程。可以精确地计算冷却或加热通道的位置以及加热冒口的使用。 四、材料数据

铸造仿真软件项目建议书

铸造仿真软件项目建议 书 文件编码（008-TTIG-UTITD-GKBTT-PUUTI-WYTUI-8256）

目录 1背景 长期以来，对于铸造工艺的改进主要依靠经验和试验，一直缺乏一套专业的、有效的方法和手段。模拟是控制设计、制造过程并预测产品早期服役可能出现问题的最好解决方法。当前，有限元理论已十分成熟，相应的模拟商业软件也逐步趋于成熟，并在各行各业逐步发挥其巨大的作用。 现代制造工艺越来越复杂，性能、精度要求也越来越高，依赖试验的设计手段设计费用越来越高，周期越来越长，也越来越不容易保证可靠性。而从一些发达国家的经验来看，仿真技术的应用可以大大减少试验的比重，减少了设计的盲目性，节省巨额的设计费用，设计周期也大大缩短。从我院专业发展的角度看，急需在数值仿真这一方面提高一个层次，实现我院研发能力的跨越式发展。 铸造仿真软件的开发是一项技术含量很高、专业性很强的工作，作为一个设计单位，自行开发不切实际。国内一些专业单位开发的同类产品在实用性、规范性和易用性等方面都有不足。ESI集团的ProCAST是业界领先的铸造过程模拟软件，基于强大有限元求解器和高级选项，提供高效和准确的求解来满足铸造业的需求。与传统的尝试－出错－修改方法相比，ProCAST是减少制造成本，缩短开发时间，以及改善铸造过程质量的重要的、完美的解决方案。

2铸造模拟仿真对我院的作用 引进ProCAST软件，从短期来看会提高设计和工艺制造水平，在当前在研项目中立即产生效益；而从长远来看，制造工艺计算和仿真手段的大量应用必将彻底改变我院原有的制造工艺方式，最终提高我院铸造工艺的整体水平。 2.1铸造仿真对xx室的作用 xx室目前有很多钛合金铸件的铸造过程需要模拟来解决，其主要原因是：一、采用传统的试错法，费用昂贵、周期太长；二新产品大多没有经验可以借鉴，院以工艺摸索时间比较长，尤其是一些钛合金材料。 2.2铸造仿真对铸钢厂的作用 铸钢厂目前某些件的铸造出品率不是很高，引进铸造模拟仿真软件将大大节省提高铸钢厂的铸造工艺出品率和工艺水平，大大缩短生产周期，有效的提高劳动生产率。 另外铸造模拟仿真对于我院技术的传承也很有帮助，通过仿真我们可以将铸造技术和经验进行科学的直观的描述和记录，使得过去的一些抽象的经验变为简单明了的纸面文档进行记载和保存，有利于铸造技术的延续和资源共享。 3铸造仿真软件的调研与考核 经过上述分析，铸造仿真软件的引入是十分必要的，它对我院的虚拟制造技术和铸造技术的发展将起到极大的推动作用。因此我们对市面上的铸造仿真软件进行了调研和考核。

磁场测量的原理和元件

磁场测量的原理和元件 磁场是无形的，在实际检测中，通常是将磁场转换成电信号然后实现自动化处理，从而实现无形磁场的可视化。磁电转换原理和元件有以下几种： 1.感应线圈 感应线圈的原理：通过线圈切割磁力线产生感应电压，而感应电压的大小与线圈匝数、穿过线圈的磁通变化率或者线圈切割磁力线的速度成线性关系。感应线圈测量的是磁场的相对变化量，并对空间域上的高频率磁场信号更敏感。 2.磁通门 磁通门传感器是利用被测磁场中高导磁铁芯在交变磁场的饱和激励下，其磁感应强度与磁场强度的非线性关系来测量的弱磁场的一种传感器，其原理是建立在法拉第电磁感应定律和某些材料的磁化强度M与磁场强度H的非线性关系上。使用磁通门传感器的仪器有磁通门高斯计，如磁通门高斯计GF600，能精确测量微弱的磁场，仪表无须调零，是测量弱磁场最好的选择，但磁通门传感器不能长期暴露在高磁场环境下，使用环境应低于100G(10mT)。 3.霍尔传感器 霍尔传感器是根据霍尔效应制作的一种磁场传感器，测量绝对磁场大小。 霍尔效应从本质上讲是运动的带点粒子在磁场中收到洛伦兹力作用引起的偏转，从而形成霍尔电势V=K H①·I·B。以霍尔传感器开发出来的仪器有霍尔效应高斯计，常用的有手持式高斯计G100，具有精度高、温度补偿功能强、零点漂移小和磁场测量反应速度快等优点。 4.磁敏电阻 磁阻效应是指某些金属或半导体的电阻值随外加磁场变化而变化的现象。 常用的元件有磁敏电阻、磁敏二极管、磁敏三极管等。 5.磁共振法 原子核磁性的直接和精密的测量是利用核磁共振的方法。核磁共振是原子核磁矩系统在相互垂直的恒定磁场B和角频率ω的交变磁场的同时作用下，满足ω=γ②B时，原子核系统对交变磁场产生强烈吸收（共振吸收）现象。 除了上述介绍的几种方法外，还有磁光克尔效应法、磁膜测磁法、磁致收缩法、磁量子隧道效应法、超导效应法等。 ①元件的灵敏度，它表示在单位磁场和单位控制电流下霍尔电势的大小 ②为原子核的磁旋比，即原子核的磁矩与角动量之比。

材料模拟与计算 Asignment5

完成下面两个练习，提交截图 1.QM/MM calculation of the SW1 defect formation energy for a carbon Purpose: Introduces how to use the QMERA module in Materials Studio. Special attention is paid to preparing the system and which type of embedding scheme to use. Modules: Materials Visualizer, QMERA Time: Prerequisites: None The Stone-Wales (SW) defect is a common defect on carbon nanotubes that is thought to have important implications for their mechanical properties (see Andzelm et al., 2006). The 90° rotation of two carbon atoms around the midpoint of the C-C bond transforms four hexagons into two pentagons and two heptagons. This substructure is known as Stone-Wales defect. In this tutorial you will calculate the formation energy of a nonchiral SW defect (SW1). The following steps will be covered here: Getting started QM region definition QMERA calculation Analysis of results Note: In order to ensure that you can follow this tutorial exactly as intended, you should use the 1. Getting started Begin by starting Materials Studio and creating a new project. Open the New Project dialog and enter Stone-Wales as the project name, click the OK button. The new project is created with Stone-Wales listed in the Project Explorer. 2. Structure preparation The first thing you need to do is prepare the structure of the single-walled nanotube (SWNT). Select Build | Build Nanostructure | Single-Wall Nanotube from the menu bar. Change the N and M indices to 8 and 0 respectively. This corresponds to a nanotube of 6.26 ? diameter.

铸造模拟软件MAGMA操作教程

CAD Model Preprocessor Meshing Parameters Postprocessor Analysis Decision 一、基本操作流程 图（1_1） 建构正确的实体模型是进行分析工作的关键。把实体分为不同的组，转换为.stl 档，为MAGMA 分析做好准备。如图（1_1）所示：黑色字体是使用MAGMA 的操作步骤；红色字体是分析的前期工作和后期对策。 二、ＭＡＧＭＡ的操作 １、创建专案 建构实体模型 模流前处理 实体切网格 参数设定 模流后处理 结 果 分 析 相 应 对 策

图（2_1） 图（2_2） 图（2_3） 图（2_4） 图（2_5） 说明： 图（2_1）打开桌面图标 project 菜单 create project 出现新对话框 图（2_2）选择Iron casting 铸铁模组 选择结果存放路径（MAGMAsoft 下） 取解析方案名称 回车键 OK 出现新对话框 图（2_3）默认系统选择直接按红框所标的键，直到图（2_4）,按OK 键结束创建 专案操作。如图（2_5）的路径，把建立好的.stl 档存在CMD 文件夹下。 ２、前处理 2－1 、材质群组介绍 专案名称 .stl 档

图（2_6） 在载入时一定要确保重力方向向上，如图（2_6）所示。一般在实体建模时便给出正确的重力方向。如果方向错误也可在MAGMA 内修改。（见后面说明） 砂模可以在建构实体时绘出，也可以在MAGMA 内绘制出。后面有进一步说明。 2－2、OVERLAY 原理 图（2_7） 图（2_8） 在建构实体时有一些区域重合。如图（2_7），ingate 连接cast 和gating ，其和两者都有交接的部分。我们希望各部分独立不干涉，保证分析的精确。利用overlay 原理切割重合区域。如图（2_8）排在前面的ingate 被排在后面的gating 和cast 切割。在载入．stl 档后需利用此原理进行排序。 2－3、载入．stl 档 接上动把.stl 档存在CMD 文件夹下后，在创建专案的界面（图（2_1））按下preprocess 键， CA VITY INSERT CAST INGATE GATING 1. CAST 2. INGATE 3. GATING １、 砂模（sandm ） ２、 灌口（inlet ） ３、 浇道（gating ） ４、 浇道（gating ） ５、 冒口（feeder ） ６、 冒口（feeder ） ７、 入水口（ingate ） ８、 入水口（ingate ） ９、 砂芯（core ） １０、 冷铁（chill ） １１、 铸件（cast ） Inlet Gating Gating Feeder Core chill Ingate Z 轴正向 CA VITY INSERT CAST INGATE GATING 1. INGATE 2. GATING 3. CAST 排序

磁场的测定(霍尔效应法)汇总

霍尔效应及其应用实验(FB510A 型霍尔效应组合实验仪) （亥姆霍兹线圈、螺线管线圈） 实 验 讲 义 长春禹衡时代光电科技有限公司

实验一 霍尔效应及其应用 置于磁场中的载流体，如果电流方向与磁场垂直，则在垂直于电流和磁场的方向会产生一附加的横向电场，这个现象是霍普金斯大学研究生霍尔于1879年发现的，后被称为霍尔效应。如今霍尔效应不但是测定半导体材料电学参数的主要手段，而且利用该效应制成的霍尔器件已广泛用于非电量的电测量、自动控制和信息处理等方面。在工业生产要求自动检测和控制的今天，作为敏感元件之一的霍尔器件，将有更广泛的应用前景。掌握这一富有实用性的实验，对日后的工作将有益处。 【实验目的】 1．了解霍尔效应实验原理以及有关霍尔器件对材料要求的知识。 2．学习用“对称测量法”消除副效应的影响，测量试样的S H I ~V 和M H I ~V 曲线。 3．确定试样的导电类型。 【实验原理】 1．霍尔效应： 霍尔效应从本质上讲是运动的带电粒子在磁场中受洛仑兹力作用而引起的偏转。当带电粒子（电子或空穴）被约束在固体材料中，这种偏转就导致在垂直电流和磁场方向上产生正负电荷的聚积，从而形成附加的横向电场，即霍尔电场H E 。如图1所示的半导体试样，若在X 方向通以电流S I ，在Z 方向加磁场B ，则在Y 方向即试样A A '- 电极两侧就开始聚集异号电荷而产生相应的附加电场。电场的指向取决于试样的导电类型。对图1（a ）所示的N 型试样，霍尔电场逆Y 方向，（b ）的P 型试样则沿Y 方向。即有 ) (P 0)Y (E )(N 0)Y (E H H 型型?>?< 显然，霍尔电场H E 是阻止载流子继续向侧面偏移，当载流子所受的横向电场力H E e ?与洛仑兹力B v e ??相等，样品两侧电荷的积累就达到动态平衡，故有

测量磁感强度的五种方法.

测量磁感强度的五种方法 程和界 李木成 磁感强度B 是物理学中的一个重要物理量。磁感强度的测量是一个与课本知识有关的设计性实验，而现在的高考题型重点考查学生的理解能力和计算能力，随着高考的深入，磁感强度的测量必将以探索性实验、设计性实验出现在高考题中，着重考查学生的设计能力和创新能力。为此，下面就高考中出现的以磁感强度的测量为背景而编制的试题进行分类归纳，介绍磁感强度的测量的五种方法，为即将到来的高考提供一些借鉴。 一、利用电磁感应的原理进行测量 把一个很小的线圈与测量电量的冲击电流计G 串联后放在待测处，然后改变线圈的状态使线圈产生感应电流，测出感应电量Q ，就可以算出该处的磁感强度B 。 例1. 如图1所示是一种测量通电螺线管中磁场的装置，把一个很小的测量线圈A 放在待测处，线圈与测量电量的冲击电流计G 串联，当用双刀双掷开关S 使螺线管的电流反向时，测量线圈中就产生感应电动势，从而引起电荷的迁移，由表G 测出电量Q ，就可以算出线圈所在处的磁感应强度B 。已知测量线圈共有N 匝，直径为d ，它和表G 串联电路的总电阻为R ，则被测处的磁感强度B 为多大？ 解析：当双刀双掷开关S 使螺线管的电流反向时，测量线圈中就产生感应电动势，根据法拉第电磁感应定律可得： E N t N B d t ==?? ????Φ??222π 由欧姆定律得：I Q t E R ==? 由上述二式可得：B QR Nd = 22 π 二、利用物体的平衡原理进行测量 利用安培秤测出安培力的大小F ，然后根据安培力的公式F BLI =就可以算出磁感强度B 。 例2. 安培秤如图2所示，它的一臂下面挂有一个矩形线圈，线圈共有N 匝，它的下部悬在均匀磁场B 内，下边一段长为L ，它与B 垂直。当线圈的导线中通有电流I 时，调节砝码使两臂达到平衡；然后使电流反向，这时需要在一臂上加质量为m 的砝码，才能使两臂再达到平衡。求磁感强度B 的大小。

33几种常见的磁场 学案

学案3几种常见的磁场 [学习目标定位] 1.知道磁感线的概念，知道几种常见磁场的磁感线分布.2.会用安培定则判断电流的磁场方向.3.了解安培分子电流假说.4.知道什么是匀强磁场.5.知道磁通量的概念，会用Φ＝BS 计算磁通 量． 一、磁感线 如果在磁场中画出一些曲线，使曲线上每一点的切线方向都跟这点的磁感应强度的方向一致，这样的曲线就叫做磁感线．在磁体两极附近，磁场较强，磁感线较密． 二、几种常见的磁场——安培定则的几种表述 1．直线电流的磁场方向：右手握住导线，让伸直的拇指所指的方向与电流方向一致，弯曲的四指所指的方向就是磁感线环绕的方向．这个规律也叫右手螺旋定则． 2．环形电流的磁场：让右手弯曲的四指与环形电流的方向一致，伸直的拇指所指的方向就是环形导线轴线上磁感线的方向． 3．通电螺线管的磁场：从外部看，通电螺线管的磁场相当于一个条形磁铁的磁场，所以用安培定则时，拇指所指的是它的北极的方向． 三、安培分子电流假说 法国学者安培提出了著名的分子电流假说．他认为，在原子、分子等物质微粒的内部，存在着一种环形电流——分子电流．分子电流使每个物质微粒都成为微小的磁体，它的两侧相当于两个磁极． 四、匀强磁场 强弱和方向处处相同的磁场．匀强磁场的磁感线是一些间隔相同的平行直线． 五、磁通量 设在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一个与磁场方向垂直的平面，面积为S，我们把B与S 的乘积叫做穿过这个面积的磁通量，简称磁通．用字母Φ表示磁通量，则Φ＝BS. 在国际单位制中，磁通量的单位是韦伯，简称韦，符号是Wb.

一、磁感线安培定则 [问题设计] 在磁场中放一块玻璃板，玻璃板上均匀地撒一层细铁屑，轻敲玻璃板，铁屑就会有规则地排列起来，模拟出磁感线的形状．由实验得到条形磁铁和蹄形磁铁的磁场的磁感线是如何分布的？ 答案 ] [要点提炼1．磁感线和电场线的比较：相同点：都是疏密程度表示场的强弱，切线方向表示场的方向；都不能相交． 不同点：电场线起于正电荷，终止于负电荷，不闭合；但磁感线是闭合曲线． 2．电流周围的磁感线方向可根据安培定则判断． (1)直线电流的磁场：以导线上任意点为圆心的同心圆，越向外越疏．(如图1所示)

ProCAST软件的特点及其在铸件成形过程中的应用_胡红军

ProCAST软件的特点及其在铸件成形过程中的应用Function of FEM Software ProCAST and Application in Casting 胡红军 (重庆工学院材料科学与工程学院,重庆400050) 摘　要:介绍了商品化有限元软件P ro CA ST的组成模块、功能以及在铸件成形、缺陷预测方面的应用。 关键词:有限元模拟;Pr oCA ST;凝固模拟;缺陷预测 中图分类号:T G244 文献标识码:B 文章编号:1001-3814(2005)01-0070-02 　Pr oCAST软件从1985年开始将最先进的有限元技术用在铸造模拟中,有效地提高了铸造工艺的正确性。借助于ProCAST系统,铸造工程师在完成铸造工艺编制之前,就能够对铸件在形成过程中的流场、温度场和应力场进行仿真分析并预测铸件的质量、优化铸造设备参数和工艺方案,通过对金属流动过程的模拟,可以精确显示浇不足、冷隔、裹气和热节的位置及残余应力和变形的大小,准确地预测缩孔缩松和微观组织。 1　ProCAST软件的组成模块 Pro CA ST是针对铸造过程进行流动-传热-应力耦合作出分析的系统,共有8个模块,用户可以比较灵活地租用或购买这些模块。对于普通用户,一般应有传热分析及前后处理、流动分析、应力分析和网格划分等基本模块。对于铸造模拟有更高要求的用户则需要有更多功能的其它模块,例如热辐射分析,显微组织分析,电磁感应分析,反向求解,应力分析等模块。这些模块既可以一起使用,也可以根据用户需要有选择地使用。 2　ProCAST软件的特点 2.1　可重复性 即使一个工艺过程已经平稳运行几个月,意外情况也有可能发生。由于铸造工艺参数繁多而又相互影响,因而在实际操作中长时间连续监控所有的参数是不可能的。任何看起来微不足道的某个参数的变化都有可能影响到整个系统,但又不可能在车间进行全部针对各种参数变化的试验。ProCAST可以让铸造工程师快速检查每个参数的影响,从而得到可重复的、连续平稳生产的参数范围。 2.2　可虚拟试验 在新产品市场定位之后,就应开始进行生产线的开发和优化。ProCAST可以虚拟试验各种革新设计而取之最优。因此大大减少工艺开发时间,同时又把成本降到最低。 2.3　灵活性大 ProCAST采用基于有限元法(FEM)的数值计算方法,与有限差分法相比,具有较大的灵活性,特别适用于模拟复杂铸件成型过程中的各种物理现象。 2.4　模拟功能强大 ProCAST作为针对铸造过程进行流动、传热、应力求解的软件包,能够模拟铸造过程中绝大多数问题和许多物理现象。在铸造过程分析方面,ProCAST提供了能够考虑气体、过滤、高压、旋转等对铸件充型的影响,能够模拟出气化模铸造、低压铸造、压力铸造、离心铸造等几乎所有铸造工艺的充型过程,并且对注塑、压制腊模、压制粉末等的充型过程进行模拟;在传热分析方面,ProCAST能够对热传导、对流和辐射等三种传热方式进行求解,尤其是引入最新“灰体净辐射法”模型,使ProCAST擅长于解决精铸及单晶铸造问题;在应力分析方面,通过采用弹塑性和粘塑性及独有的处理铸件/铸型热和机械接触界面的方法,使其具有分析铸件应力、变形的能力;在电磁分析方面,Pro CA ST 可以分析铸造过程所涉及的感应加热和电磁搅拌等。以上的分析可以获得铸造过程的各种现象、铸造缺陷形成及分布、铸件最终质量的模拟和预测。 2.5　界面人性化 ProCAST的前后处理完全基于Window s的用户界面,通过提供交互菜单、数据库和多种对话框完成用户信息的输入。ProCAST具有全面的在线帮助,具有良好的用户界面;通过提供和通用机械CAD系统的接口,可直接获取铸件实体模型的IGES文件或通用CAE系统的有限元网格文件;可以将模拟结果直接输出到CAD系统接口,尤其可以通过I-DEAS直接读取 70 APPLICATION Hot W orking Technology　2005No.1 收稿日期:2004-10-27 作者简介:胡红军(1976-),男,湖北人,讲师,硕士,现从事材料成型 CAD/CAE软件研究和开发。

Magma铸造CAE模拟

Magma操作 STL导入 点击“preprocessor”进入“MAGMApre”界面，依次导入相应的构件，保存。

Mesh划分网格 如上图所示，Magma共提供以上四种划分网格方法：自动划分、标准划分、高级、高级2。其中，自动划分是指用户自己制定划分的总的网格数，Magma自动进行适当的调整划分实体，标准划分是指铸型等不需要很高精度的部分进行的一种比较粗略的划分，如果需要对某一部分进行更细的划分，那么用户可以在“高级”中进行制定网格大小，甚至可以在“高级2”中对更进一步的某些部分进行更细的网格划分。 自动划分是用户可以制定计算部分的大约网格数、是否生成壳、是否核心划分、是否针对解法5进行划分。 Solver5是一种针对复杂结构铸件的网格划分方法。 1.2.4 网格划分 1.根据网格总量划分 1）打开选择功能表enmeshment,则mesh generation的视窗就出现； 2）选择automatic ,输入网格总数量； 3）选择generate 划分。

按照网格总数划分 2.根据单元网格三维尺寸划分 标准高级更高级 1）操作步骤： （1）选择功能表enmeshment,则mesh generation的视窗即出现；

（2）选择standard模式定义标准的网格化参数(如图 1.2.4-2)； （3）若standard模式不符划分需求,选择advanced和advanced2模式 ,来局部区域细分； 依据个人需求,改变预设的参数,参数说明后面3）中叙述。 （4）选择calculate,测试产生网格数； （5）假如接受测试结果,选择generate正式产生网格。 网格数量 2）划分准则 1、Wall thichness— 网格划分最小结构厚度。 2、Accuracy— 精度 3、Element size— 网格大小 4、Option。 其中Wall thichness和Element size一般设成一样大小。 3）参数说明 （1）wall thickness(壁厚) ─粗分网格； 几何中只要有壁厚小于设定值的地方就不会有网格产生,单位是mm 。

磁场的测定(霍尔效应法)汇总

霍尔效应及其应用实验 (FB510A型霍尔效应组合实验仪)（亥姆霍兹线圈、螺线管线圈） 实 验 讲 义 长春禹衡时代光电科技有限公司

实验一 霍尔效应及其应用 置于磁场中的载流体，如果电流方向与磁场垂直，则在垂直于电流和磁场的方向会产生一附加的横向电场，这个现象是霍普金斯大学研究生霍尔于1879年发现的，后被称为霍尔效应。如今霍尔效应不但是测定半导体材料电学参数的主要手段，而且利用该效应制成的霍尔器件已广泛用于非电量的电测量、自动控制和信息处理等方面。在工业生产要求自动检测和控制的今天，作为敏感元件之一的霍尔器件，将有更广泛的应用前景。掌握这一富有实用性的实验，对日后的工作将有益处。 【实验目的】 1．了解霍尔效应实验原理以及有关霍尔器件对材料要求的知识。 2．学习用“对称测量法”消除副效应的影响，测量试样的S H I ~V 和M H I ~V 曲线。 3．确定试样的导电类型。 【实验原理】 1．霍尔效应： 霍尔效应从本质上讲是运动的带电粒子在磁场中受洛仑兹力作用而引起的偏转。当带电粒子（电子或空穴）被约束在固体材料中，这种偏转就导致在垂直电流和磁场方向上产生正负电荷的聚积，从而形成附加的横向电场，即霍尔电场H E 。如图1所示的半导体试样，若在X 方向通以电流S I ，在Z 方向加磁场B ，则在Y 方向即试样A A '- 电极两侧就开始聚集异号电荷而产生相应的附加电场。电场的指向取决于试样的导电类型。对图1（a ）所示的N 型试样，霍尔电场逆Y 方向，（b ）的P 型试样则沿Y 方向。即有 ) (P 0)Y (E )(N 0)Y (E H H 型型?>?< 显然，霍尔电场H E 是阻止载流子继续向侧面偏移，当载流子所受的横向电场力H E e ?

实验五 地磁场测定

实验五 地磁场测定 一．概述 地磁场作为一种天然磁源，在军事、航空、航海、工业、医学、探矿等科研中有着重要用途。本仪器采用新型坡莫合金磁阻传感器测量地磁场的重要参量，通过实验可以掌握磁阻传感器定标以及测量地磁场水平分量和磁倾角的方法，了解测量弱磁场的一种重要手段和实验方法，本仪器与其他地磁场实验仪(如正切电流计测地磁场实验仪)相比具有以下优点： 1．实验转盘经过精心设计，可自由转动，方便地调节水平和铅直。内转盘相隔ο180，具有两组游标，这样既提高了测量精度，又消除了偏心差。 2．新型磁阻传感器的灵敏度高达50V/T ，分辨率可达8710~10--T ，稳定性好。用本仪器做实验，便于学生掌握新型传感器定标，及用磁阻传感器测量弱磁场的方法，测量地磁场参量准确度高； 3．本仪器不仅可测地磁场水平分量，而且能测出地磁场的大小与方向，这是正切电流计等地磁场实验仪所不能达到的。 本仪器可用于高校、中专的基础物理实验、综合性设计性物理实验及演示实验。 二．仪器技术要求 1．磁阻传感器 工作电压 6V ，灵敏度50V/T 2．亥姆霍兹线圈 单只线圈匝数N=500匝，半径10cm. 3．直流恒流源 输出电流0—200.0mA 连续可调 4．直流电压表 量程0—19.99mV ，分辨率0.01mV

5．测量地磁场水平分量不确定度小于3% 6．测量磁倾角不确定度小于3% 7．仪器的工作电压AC 220±10V 三．仪器外型

FD-HMC-2型 磁阻传感器与地磁场实验仪 (以下实验讲义和实验结果由复旦大学物理实验教学中心提供) 一．简介 地磁场的数值比较小，约510-T 量级，但在直流磁场测量，特别是弱磁场测量中，往往需要知道其数值，并设法消除其影响，地磁场作为一种天然磁源，在军事、工业、医学、探矿等科研中也有着重要用途。本实验采用新型坡莫合金磁阻传感器测量地磁场磁感应强度及地磁场磁感应强度的水平分量和垂直分量；测量地磁场的磁倾角，从而掌握磁阻传感器的特性及测量地磁场的一种重要方法。由于磁阻传感器体积小，灵敏度高、易安装，因而在弱磁场测量方面有广泛应用前景。 二．实验原理 物质在磁场中电阻率发生变化的现象称为磁阻效应。对于铁、钴、镍及其合金等磁性金属，当外加磁场平行于磁体内部磁化方向时，电阻几乎不随外加磁场变化；当外加磁场偏离金属的内部磁化方向时，此类金属的电阻减小，这就是强磁金属的各向异性磁阻效应。 HMC1021Z 型磁阻传感器由长而薄的坡莫合金(铁镍合金)制成一维磁阻微电路集成芯片(二维和三维磁阻传感器可以测量二维或三维磁场)。它利用通常的半导体工艺，将铁镍合金薄膜附着在硅片上，如图1所示。薄膜的电阻率)(θρ依赖于磁化强度M 和电流I 方向间的夹角θ，具有以下关系式 θρρρθρ2cos )()(⊥⊥-+=∥ （1） 其中∥ρ、⊥ρ分别是电流I 平行于M 和垂直于M 时的电阻率。当沿着铁镍合金带的

几种常见的磁场练习题

《新课标》高二物理（人教版）第二章磁场 第三讲几种常见的磁场（一） 1．如果在磁场中画出一些曲线，使曲线上每一点的切线方向都跟这点的磁感应强度的方向一致，这样的曲线就叫做磁感线．磁感线是为了形象地描述磁场而人为假设的曲线，其疏密反映磁场的强弱，线上每一点的切线方向都跟该点的磁场方向相同． 2．安培定则： (1) 右手握住导线，让伸直的拇指所指的方向与电流方向一致，弯曲的四指所指的方向就是磁感线环绕 的方向． (2) 让右手弯曲的四指与环形电流的方向一致，伸直的拇指所指的方向就是环形导线轴线上磁感线的方 向． 3．安培分子电流假说：安培认为，在原子、分子等物质微粒的内部存在着一种环形电流——分子电流，分子电流使每个物质微粒都成为微小的磁体，分子的两侧相当于两个磁极． 安培分子电流假说揭示了磁现象的电本质，即磁体的磁场和电流的磁场一样，都是由电荷的运动产生的．4．磁通量：设在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一个与磁场方向垂直的平面且面积为S，我们把B与S 的乘积叫做穿过这个面积的磁通量，简称磁通，用字母Φ表示，则Φ＝BS，单位：韦伯． 5．匀强磁场是指磁感应强度处处相同的磁场，它的磁感线的特点是间隔相等、互相平行． 1．关于磁感线的描述，下列说法中正确的是( A ) A．磁感线可以形象地描述各点磁场的强弱和方向，它每一点的切线方向都和小磁针放在该点静止时北极所指的方向一致 B．磁感线可以用细铁屑来显示，因而是真实存在的 C．两条磁感线的空隙处一定不存在磁场D．两个磁场叠加的区域，磁感线就可能相交 2．关于磁感线的性质和概念，下面的说法正确的是(AB ) A．磁感线上各点的切线方向就是各点的磁感应强度的方向 B．磁场中任意两条磁感线均不相交 C．铁屑在磁场中的分布曲线就是磁感线D．磁感线总是从磁体的N极指向S极 3．关于磁感线的说法，下列正确的是(B) A．磁感线从磁体的N极出发，终止于磁体的S极B．磁感线可以表示磁场的强弱和方向C．电流在磁场中的受力方向，即为该点磁感线的切线方向D．沿磁感线方向，磁场减弱 4．关于磁感线，下列说法中正确的是( C ) A．两条磁感线的空隙处一定不存在磁场B．磁感线总是从N极到S极 C．磁感线上任意一点的切线方向都跟该点的磁场方向一致 D．两个磁场叠加的区域，磁感线可能相交 5．关于磁感线与电场线的描述，下列正确的是( B ) A．电场线起止于电荷，磁感线起止于磁极B．电场线一定不闭合，磁感线一定是闭合的C．磁感线是小磁针在磁场力作用下的运动轨迹D．沿磁感线方向磁场逐渐减弱 6．用安培提出的分子电流假说可以解释下列哪些现象(AD) A．永久磁铁的磁场B．直线电流的磁场 C．环形电流的磁场D．软铁棒被磁化的现象 7．下列关于磁场的说法中正确的是(ABCD) A．磁铁的磁场和电流的磁场一样，都是由电荷的运动产生的 B．永磁体的磁场是由原子内部电子的运动产生的 C．宏观电荷的定向运动能产生磁场D．所有的磁场都是由电荷的运动产生的 8．当接通电源后，小磁针A的指向如图所示，则( A ) A．小磁针B的N极向纸外转 B．小磁针B的N极向纸里转 C．小磁针B不转动 D．因电流未标出，所以无法判断小磁针B如何转动 9．关于匀强磁场，下列说法中正确的是(CD ) A．在某一磁场中，只要有若干处磁感应强度相同，则这个区域里

§33-几种常见的磁场(教案).docx

第三节几种常见的磁场 教学目标 知识与技能 1、 知道什么是磁感线。知道5种典型磁场的磁感线分布情况。 2、 会用安培定则判断直线电流、环形电流和通电螺线管的磁场方向。 过程与方法 1、 通过类比电场线，理解磁感线的特点 2、 通过模拟实验体会磁感线的形状，培养学生的空间想象能力。 3、 引导学生从不同侧面去观察磁场，并画出磁感线。 情感、态度与价值观 通过讨论与交流，培养探索物理兴趣。 教学重点 用安培定则判断磁感线方向。 教学难点 I 田i 出各个侧面的磁感线。 教学方法 类比法、实验法。 教具 条形磁铁、直导线、环形电流、通电螺线管、小磁针若干、 教学过程 （一） 引入新课 电场可以用电场线形象地描述，磁场可以用什么来描述 呢？ 那么什么是磁感线？又有哪些特点呢？这节课我们就 来学习有 关磁感线的知识。 （二） 进行新课 1、磁感线 磁感线是在磁场中画一些有方向的曲线，曲线上每一点 的切线 方向表示该点的磁场方向。 ［演示］在磁场中放一块玻璃板，在玻璃板上均匀地撒 一层 细铁屑，细铁屑在磁场里被磁化成“小磁针”，轻敲玻 璃板使铁屑 能在磁场作用下转动。 ［现象］铁屑静止时有规则地排列起來，显示出磁感线的形 状。如图3.3?1所示: ［用投影片出示条形磁铁和蹄形磁铁的磁感线分布情况］如图所示: 投影仪、展示台、学生电源 用铁础複拟破感线

(1) 磁铁周围的磁感线 磁铁外部的磁感线是从磁铁的北极出来，进入磁铁的南极。 磁感线是闭合曲线：磁铁外部从北极到南极，内部是从南极到北极。、 问题：磁感线和电场线有何区别？ ［教师引导学生分析得］ (1) 电场线是电场的形象描述，而磁感线是磁场的形象描述 (2) 电场线不是闭合曲线，而磁感线是闭合曲线 (3) 切线方向均表示方向 (4) 疏密程度均表示大小 ［通过实验出示通电直导线周围的磁感线分布情况］如图3.3?2所示: (2)通电直导线周围的磁感线 直线电流磁场的磁感线是一些以导线上各点为圆心的同心圆，这些同心圆都在跟导线 垂直的平面上。 问题：直线电流的方向跟电的磁感线方向之间的关系如何判断呢？ 蹄形IB 铁 I 卩磁悠线的仆命 乙安培宦聊 IS 3,3-2 酉线 电沆的磁场

铸造模拟软件讲解

PROCAST ProCAST由法国ESI公司开发的综合的铸造过程软件解决方案，有20多年的历史，提供了很多模块和工程工具来满足铸造工业最富挑战的需求。基于强大的有限元分析，它能够预测严重畸变和残余应力，并能用于半固态成形，吹芯工艺，离心铸造，消失模铸造、连续铸造等特殊工艺。 procast 百科名片 ProCast软件界面 ProCAST由法国ESI公司开发的综合的铸造过程软件解决方案，有20多年的历史，提供了很多模块和工程工具来满足铸造工业最富挑战的需求。基于强大的有限元分析，它能够预测严重畸变和残余应力，并能用于半固态成形，吹芯工艺，离心铸造，消失模铸造、连续铸造等特殊工艺。 目录 适用范围材料数据库 模拟分析能力 分析模块 ProCAST特点 模拟过程 展开 适用范围 材料数据库 模拟分析能力 分析模块 ProCAST特点 模拟过程 展开 ProCast应用(10张) 编辑本段适用范围 ProCAST适用于砂型铸造、消失模铸造、高压铸造、低压铸造、重力铸造、

软件操作界面 倾斜浇铸、熔模铸造、壳型铸造、挤压铸造、触变铸造、触变成形、流变铸造。由于采用了标准化、通用的用户界面，任何一种铸造过程都可以用同一软件包ProCAST进行分析和优化。它可以用来研究设计结果，例如浇注系统、通气孔和溢流孔的位置，冒口的位置和大小等。实践证明，ProCAST可以准确地模拟型腔的浇注过程，精确地描述凝固过程。可以精确地计算冷却或加热通道的位置以及加热冒口的使用。 编辑本段材料数据库 ProCAST可以用来模拟任何合金，从钢和铁到铝基、钴基、铜基、镁基、镍基、钛基和锌基合金，以及非传统合金和聚合体。ESI旗下的热物理仿真研究开发队伍汇集了全球顶尖的五十多位冶金、铸造、物理、数学、计算力学、流体力学和计算机等多学科的专家，专业从事ProCAST和相关热物理模拟产品的开发。得益于长期的联合研究和工业验证，使得通过工业验证的材料数据库不断地扩充和更新，同时，用户本身也可以自行更新和扩展材料数据。除了基本的材料数据库外，ProCAST还拥有基本合金系统的热力学数据库。这个独特的数据库使得用户可以直接输入化学成分，从而自动产生诸如液相线温度、固相线温度、潜热、比热和固相率的变化等热力学参数。 编辑本段模拟分析能力 ProCAST可以分析缩孔、裂纹、裹气、冲砂、冷隔、浇不足、应力、变形、模具寿命、工艺开发及可重复性。ProCAST几乎可以模拟分析任何铸造生产过程中可能出现的问题，为铸造工程师提供新的途径来研究铸造过程，使他们有机会看到型腔内所发生的一切，从而产生新的设计方案。其结果也可以在网络浏览器中显示，这样对比较复杂的铸造过程能够通过网际网络进行讨论和研究。 编辑本段分析模块 ProCAST是针对铸造过程进行流动一传热一应力耦合作出分析的系统。它主要由8个模块组成：有限元网格划分MeshCAST基本模块、传热分析及前后处理(Base License)、流动分析(Fluid flow)、应力分析(Stress)、热辐射分析(Radiation)、显微组织分析(Micromodel)、电磁感应分析(Electromagnetics)、反向求解(Inverse)，这些模块既可以一起使用，也可以根据用户需要有选择地使用。对于普通用户，ProCAST应有基本模块、流动分析模块、应力分析模块和网格划分模块。 1)传热分析模块 本模块进行传热计算，并包括ProCAST的所有前后处理功能。传热包括

螺线管内磁场的测量

实验九螺线管内磁场的测量在工业、国防和科学研究中经常要对磁场进行测量例如在粒子回旋加速器、受控热核反应、同位素分离、地球资源探测、地震预测和磁性材料研究等方面。测量磁场的方法较多从测量原理上大体可以分为五类力和力矩法、电磁感应法、磁传输效应法、能量损耗法、基于量子状态变化的磁共振法。常用的测量方法主要有冲击电流计法霍尔元件法、核磁共振法和天平法。练习一用冲击电流计法测量螺线管内磁场【实验目的】1学习用冲击法测量磁感应强度的原理和方法2学会使用冲击电流计3研究长直螺线管内轴线上的磁场分布4对比螺线管轴线上磁场的测量值与理论值加深对毕奥萨伐尔定律的理解。【实验仪器】冲击电流计、螺线管磁场测量仪、直流电源、直流电流表、电阻箱、滑线变阻器。【实验原理】1. 长直螺线管轴线上的磁场如图5.9.1所示设螺线管长为L半径为r0表面均匀地绕有N匝线圈放在磁导率为μ的磁介质中并通以电流I。如果在螺线管上取一小段线圈dL则可看作是通过电流为INdL/L的圆形载流线圈。由毕奥萨伐尔定律得到在螺线管轴线上距离中心O为x的P点产生的磁感应强度dBx 为3202rrLINdLdBx 5.9.1 图5.9.1长直螺线管轴的结构图OP2LLx0r21dLdBxrd 由图5.9.1可知0sinrrsinrddL代入式5.9.1得到dLμINdBxsin2 5.9.2 因为螺线管的各小段在P点的磁感应强度方向均沿轴线向左故整个螺线管在P点产生的

磁感应强度21coscos2sin22121LNIdLNIdBBx 5.9.3 由图5.9.1可知5.9.3式还可以表示为 212022*********rxLxLrxLxLLNIBx 5.9.4 令x0得到螺线管中点O的磁感应强度2120204rLNIB 5.9.5 令xL/2得到螺线管两端面中心点的感应强度2122202LNIBLr 5.9.6 当L≥r0时由式5.9.5和式5.9.6可知BL/2≈B0/2。只要螺线管的比值L/r0保持不变则不论螺线管放大或缩小也不论线圈的匝数N 和电流I为多少磁感应强度相对值沿螺线管轴的分布曲线不改变。 2. 用冲击电流计测量磁场的原理如图5.9.2所示设探测线圈匝数为n平均截面为S线圈的法线与磁场方向一致当K1倒向一边使螺线管中通过电流的I。当K1突然断开时螺线管内的磁通突然改变探测线圈中的感应电流i通过冲击电流计G若测出在短时间内的脉冲电流所迁移的电量就可求得该点的Bx值。由法拉第电磁感应定律可知在探测回路中产生感应电动势ddt 5.9.7 设探测回路的总电阻为R则通过冲击电流计的瞬时感应电流为1diRdt 5.9.8 图5.9.2测量螺线管内磁场电路图GA-1R2RgR1KER在磁通变化的时间内通过冲击电流计的总电量0000111dQidtdtdRdtRR 5.9.9 实验时把通过螺线管的电流由I突变为0即把K1断开使磁通量发生改变则有0t时0xBnSt0代入5.9.9式有xBnSQR 5.9.10 因此只需测量出R及Q就可以算出Bx。Q值可以通过DQ-3/4型智能冲击电流计直接测出为了测出探测回路的