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对焊接电磁曝露环境研究的主要目标就是为了实现焊接过程中由焊接设备产生的电磁场对操作人员健康影响的评估,属于焊接生产环境安全与防护的范畴。本课题研究工作的内容是根据计算电磁学和电磁生物学理论,针对弧焊操作的电磁坏境特点,对弧焊电磁曝露环境进行分析与仿真,为制定焊接人员的电磁曝露环境的国家标准提供可参考的评估数据和相应检测技术的支持。
根据弧焊过程电磁场的特点,本课题分析了弧焊的电磁曝露环境电磁场特点,利用ANSYS电磁场分析软件对弧焊电缆周围磁场分布进行了仿真,得到电缆剧围磁场的场强值和频谱特性。按照国际电磁场计划的指导文件,提出弧焊电磁曝露环境的数值模拟评估方案,并将数值模拟与弧焊电磁场检测结果进行了比较。
本课题的难点在于对弧焊电磁曝露环境的数值模拟仿真。首先对电磁场源即焊机焊接过程的输出电流和电缆流过电流进行傅里叶分析,得到关于焊接环境的频谱覆盖范围的信息,并利用有限元软件建立焊接电磁场场源的模型,得到焊接磁场场强分布的信息;然后通过检测与仿真的结合,为焊接电磁曝露评估提供了一个有效的途径。
研究表明,焊接过程的电压较低而电流变化范围大,电流波形多样,操作人员长期曝露该电磁环境中,如不采取有效的防护措施对其健康会有一定程度的影响。同时由于实际生产现场电磁环境的复杂性,对焊接电磁环境曝露定量检测与评估方法的工业化应用还有待进一步深入研究。