[发明专利]间歇性熔融焊接的小负载继电器电接触特性分析方法

权利要求书

1.一种间歇性熔融焊接的小负载继电器电接触特性分析方法，其特征在于所述方法包括如下步骤：

步骤1、构建间歇性熔融焊接继电器的等效接触动力学模型；

依据小负载继电器的工作原理，构建继电器等效接触动力学模型，其中：

所述继电器等效接触动力学模型将动触点等效为“A”，常开触点等效为“B”，将可动弹簧等效为欧拉-伯努利梁以完成动力学特性分析，求解过程遵循线性应力应变理论；

所述继电器等效接触动力学模型考虑了继电器可动弹簧自由行程阶段的刚性大位移线性运动、超程阶段可动弹簧的柔性小距离非线性运动，在此过程中动触点与常开触点碰撞并继续移动，直到可动弹簧的形变达到最大值，在动触点动能完全消耗之前，会发生触点弹跳；同时，在自由继电器两触点接触过程中，充分考虑了继电器可动弹簧在受迫推力作用下发生初始运动、动触点和常开触点间接触时的冲击及不稳定接触时的焊接力；

步骤2、推导触点动力学微分方程

根据步骤1中建立的间歇性熔融焊接继电器的等效接触动力学模型，得到继电器的触点动力学运动偏微分方程：

式中，E和I分别是结构的弹性模量和惯性矩，ρ是结构的材料密度，A_s是结构的横截面积，c_s是结构阻尼系数，x是横坐标，t是结构运动时间，y(x,t)表示触点运动位移，p(x,t)是可动弹簧每单位长度的载荷；

步骤3、矩阵化触点动力学运动偏微分方程

将可动弹簧的位移表达式代入偏微分方程式(1)，可以得到如下偏微分方程：

基于主模函数的正交性，在方程式(10)的左右乘以ξ_j(x)，j＝1,2,…,N、然后对其从0到L进行积分，进而可以将方程式(10)离散成N组常微分方程，这些常微分方程可以用式(11)所示的矩阵形式表示：

式中，g＝[g₁,g₂,…,g_N]^T表示广义坐标向量，M表示质量矩阵，C表示阻尼矩阵，K表示刚度矩阵，Q表示外力向量；

步骤4、确定继电器的受迫推力F_p：

式中，ψ是磁链，u、i_c和R分别是输入端线圈的电压、电流和电阻；ω_x是衔铁的角速度，T_m是电磁力矩，T_f是反力矩，I_m是惯性矩，α是衔铁的旋转角度，L₃是推杆的长度，β是推杆的初始角度；

步骤5、确定冲击力F_c：

式中，k_c表示接触刚度，d₀表示初始开距，n表示非线性系数，c_c表示接触阻尼，Δc是确保碰撞过程中阻尼力连续性的函数；

步骤6、确定霍尔姆力F_e：

式中，μ表示磁导率，i_b表示流经触点的电流，r₁表示触点接触半径，P表示接触压力，ζ表示接触系数，H表示接触材料的布氏硬度；

步骤7、确定焊接力F_w：

式中，Г是抗拉强度，d_w是烧蚀坑的截面直径；

步骤8、根据步骤1至步骤7，利用龙格库塔方法求得动触点位移y，如果y≥d₀，则输出触点电接触参数，即可获得继电器动触点的动态响应，否则返回步骤4。

2.根据权利要求1所述的间歇性熔融焊接的小负载继电器电接触特性分析方法，其特征在于所述p(x,t)表示为：

p(x,t)＝F_pδ(x-L₁)-F_rδ(x-L₂)(2)；

式中，δ(x)是狄拉克函数，L₁表示推杆到可动弹簧固定端的距离，L₂表示动触点到可动弹簧固定端的距离，F_p为受迫推力，F_r为触点上F_c、F_e和F_w三者的合力，F_c、F_e和F_w分别为触点上的冲击力、霍尔姆力和焊接力。