控、多时空脉冲强磁场作用下的金属材料流动规律及成形成性控制、金属材料在电磁成形过程中的微观结构演变及性能变化规律等基础科学问题方面取得突破,揭示基于多时空脉冲强磁场的成形制造过程的科学规律,建立和发展控形与控性相结合的柔性成形制造新原理和核心技术体系,增强航空航天板管类关键零件的成形制造能力,提高我国的高端成形加工技术水平,满足国家重大战略工程发展的需要。4.2研究技术路线1)多级多向脉冲强磁场系统集成及其时空分布研究针对轻质合金材料、大尺度与复杂工件高精度的成形难点,研究技术路线为:首先研究多级多向脉冲强磁场系统理论分析与建模,揭示多线圈系统磁场与电磁力时空分布规律,并进一步阐明磁场穿透、涡流在工件及模具中的分布规律、工件运动及变形过程中磁能与动能转换关系。在此基础上,提出高场强脉冲电磁线圈以及高功率密度、高可靠性模块化脉冲电源与时序控制系统设计方案,建立多级多向线圈高速电磁成形系统理论与方法。在电磁场理论分析和电磁力时空分布设计方面,针对成形对象的机电特性、结构等特征,分析所需电磁力分布、大小,反演出磁场与涡流分布要求,并进一步提出线圈系统与电源设计方案。在此基础上,建立全系统理论仿真分析模型,对成形过程中的磁场、涡流、电磁力等参数进行验证,提出最优化结构布局与设计准则研究。多时空脉冲强磁场系统采用多个磁体线圈、多套脉冲电源的系统方案。线圈按预先设计的位置进行布置,每套线圈由一套脉冲电源独立供电,成形过程中,每套脉冲电源根据其对应线圈产生磁场的方向与功能不同而在时序上独立控制,从而实现磁场与电磁力的时空分布控制,在材料的变形过程中施加多级多向的电磁力,以适应复杂、高性能、大尺寸以及难变形材料板管零件的成形要求。磁体线圈采用高强高导材料绕制、高强度纤维增强的分布式加固结构,所产生的磁场可到40特斯拉以上。电源采用自愈型金属化膜电容器,实现高可靠性、高储能密度和小型化设计。
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