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Ansys Workbench 磁场分析教程2

Ansys Workbench 磁场分析教程2
Ansys Workbench 磁场分析教程2

静磁场

1. 练图8-1-1 磁场中某区域的磁感线,如练图8-1-1所示,则( ) A .a 、b 两处的磁感应强度的大小不等, B a >B b B .a 、b 两处的磁感应强度的大小不等,B a

ANSYS热应力分析经典例题

ANSYS热应力分析例题 实例1圆简内部热应力分折: 有一无限长圆筒,其核截面结构如图13—1所示,简内壁温度为200℃,外壁温度为20℃,圆筒材料参数如表13.1所示,求圆筒内的温度场、应力场分布。 该问题属于轴对称问题。由于圆筒无限长,忽略圆筒端部的热损失。沿圆筒纵截面取宽度为10M的如图13—2所示的矩形截面作为几何模型。在求解过程中采用间接求解法和直接求解法两种方法进行求解。间接法是先选择热分析单元,对圆筒进行热分析,然后将热分析单元转化为相应的结构单元,对圆筒进行结构分析;直接法是采用热应力藕合单元,对圆筒进行热力藕合分析。 /filname,exercise1-jianjie /title,thermal stresses in a long /prep7 $Et,1,plane55 Keyopt,1,3,1 $Mp,kxx,1,70 Rectng,0.1,0.15,0,0.01 $Lsel,s,,,1,3,2 Lesize, all,,,20 $Lsel,s,,,2,4,2 Lesize,all,,,5 $Amesh,1 $Finish /solu $Antype,static Lsel,s,,,4 $Nsll,s,1 $d,all,temp,200 lsel,s,,,2 $nsll,s,1 $d,all,temp,20 allsel $outpr,basic,all solve $finish /post1 $Set,last /plopts,info,on Plnsol,temp $Finish /prep7 $Etchg,tts Keyopt,1,3,1 $Keyopt,1,6,1 Mp,ex,1,220e9 $Mp,alpx,,1,3e-6 $Mp,prxy,1,0.28 Lsel,s,,,4 $Nsll,s,1 $Cp,8,ux,all Lsel,s,,,2 $Nsll,s,1 $Cp,9,ux,all Allsel $Finish /solu $Antype,static D,all,uy,0 $Ldread,temp,,,,,,rth Allsel $Solve $Finish /post1 /title,radial stress contours Plnsol,s,x /title,axial stress contours Plnsol,s,y /title,circular stress contours Plnsol,s,z /title,equvialent stress contours Plnsol,s,eqv $finish

ANSYS电磁场分析指南 第六章 3-D静态磁场分析(棱边元方法

第六章3-D静态磁场分析(棱边单元方法) 6.1何时使用棱边元方法 在理论上,当存在非均匀介质时,用基于节点的连续矢量位A来进行有限元计算会产生不精确的解,这种理论上的缺陷可通过使用棱边元方法予以消除。这种方法不但适用于静态分析,还适用于谐波和瞬态磁场分析。在大多数实际3-D 分析中,推荐使用这种方法。在棱边元方法中,电流源是整个网格的一个部分,虽然建模比较困难,但对导体的形状没有控制,更少约束。另外也正因为对电流源也要划分网格,所以可以计算焦耳热和洛伦兹力。 用棱边元方法分析的典型使用情况有: ·电机 ·变压器 ·感应加热 ·螺线管电磁铁 ·强场磁体 ·非破坏性试验 ·磁搅动 ·电解装置 ·粒子加速器 ·医疗和地球物理仪器 《ANSYS理论手册》不同章节中讨论了棱边单元的公式。这些章节包括棱边分析方法的概述、矩阵列式的讨论、棱边方法型函数的信息。 对于ANSYS的SOLID117棱边单元,自由度是矢量位A沿单元边切向分量的积分。物理解释为:沿闭合环路对边自由度(通量)求和,得到通过封闭环路的磁通量。正的通量值表示单元边矢量是由较低节点号指向较高节点号(由单元边连接)。磁通量方向由封闭环路的方向根据右手法则来判定。 在ANSYS中,AZ表示边通量自由度,它在MKS单位制中的单位是韦伯(Volt·Secs),SOLID117是20节点六面体单元,它的12个边节点(每条边

的中间节点)上持有边通量自由度AZ。单元边矢量是由较低节点号指向较高节点号。在动态问题中,8个角节点上持有时间积分电势自由度VOLT。 ANSYS程序可用棱边元方法分析3-D静态、谐波和瞬态磁场问题。(实体模型与其它分析类型一样,只是边界条件不同),具体参见第7章,第8章。 6.2单元边方法中用到的单元 表 1三维实体单元 6.3物理模型区域的特性与设置 对于包括空气、铁、永磁体、源电流的静态磁场分析模型,可以通过设置不同区域不同材料特性来完成。参见下表,详情在后面部分叙述。

基于ANSYS软件的电机电磁场有限元分析解读

基于ANSYS软件的电机电磁场有限元分析 发表时间:2007-9-11 作者: 黄劭刚夏永洪张景明来源: 万方数据 关键字: APDL语言同步发电机电磁场有限元 介绍了应用ANSYS自带的APDL编程语言进行软件开发,将该软件应用于同步发电机空载磁场分析中,在电机的电磁场计算中实现了电机的自动旋转、自动施加载荷的功能,使用、修改方便,并且计算速度快。通过对电磁场计算结果的后处理,得出了同步发电机的旋转磁场波形和电压波形。样机测试结果验证了分析结果的正确。 1 前言 ANSYS软件是一个功能强大、灵活的,融结构、热、流体、电磁、声学于一体的大型通用有限元分析软件。广泛用于核工业、石油化工、航空航天、机械制造、土木工程等一般工业及科学研究领域的设计分析。 在实际的电机电磁场分析中,电机的转子磁极形状、定子齿槽形状、气隙大小以及铁磁材料均已确定,但是当转子相对十定子齿槽的位置不同时一,其计算结果也不相同。为了分析电机电磁场问题,若把定、转子相对位置固定不变进行求解,再对电磁场计算结果进行傅立叶级数分解来计算电机绕组的电势则误差太大。为此,需要对定、转子不同位置时一分别进行计算,然后通过电磁场的计算结果求出电机何个定子齿部磁通随转角变化的关系,然后根据磁通的变化率求出电机基波绕组的电势。ANSYS软件是目前应用最为广泛、使用最方便的通用有限元分析软件之一,应用ANSYS软件来分析电机电磁场是非常有效的。但是当采用ANSYS软件的图形用户界面( GUI)操作方式时,每次定、转子之间的旋转、网格剖分、施加载荷进行求解、查看计算结果等都需要人工进行重复操作,使用起来非常繁琐,并且效率低。为此,木文采用ANSYS软件的APDL语言编写的软件对同步发电机的空载磁场进行研究,实现了电机定、转子之间的自动旋转,自动网格剖分,自动施加载荷以及自动求解的功能。整个电磁场分析过程无需人工进行干预,使用方便,便于修改,并且大大提高了计算速度。通过对同步发电机电磁场计算结果进行后处理,得出了同步发电机的旋转磁场波形和电压波形。 2 软件实现 ANSYS软件提供了图形用户界面与命令流两种方式来分析电机电磁场问题。在电机电磁场计算中,命令流方式和图形用户界面方式相比,具有以下优点:(1)通用性好,对于同系列、同型号的电机电磁场计算只要对电机的尺寸参数进行修改即可,而采用ANSYS的图形用户界面方式进行电机电磁场计算,每次计算都要重新输入图形,没有通用性;(2)通过合理应用ANSYS的APDL语言编写一个两重循环程序就可实现转子自动旋转和自动施加励磁电流的功能,与ANSYS 的图形用户界面方式相比,减少了人机交互的次数,缩短了计算时间。 2.1软件编写

ANSYS分析报告

ANSYS建模分析 报 告 书 课题名称ANSYS建模分析姓名 学号 院系 专业 指导老师

问题描述 在ANSYS中建立如图一所示的支承图,假定平面支架沿厚度方向受力均匀,支承架厚度为3mm。支承架由钢制成,钢的弹性模量为200Gpa,泊松比为0.3。支承架左侧边被固定,沿支承架顶面施加均匀载荷,载荷与支架共平面,载荷大小为2000N/m。要求:绘制变形图,节点位移,分析支架的主应力与等效应力。 图1 GUI操作步骤 1、定义工作文件名和工作标题 (1)定义工作文件名:执行Utility Menu> Jobname命令,在弹出【Change Jobname】对话框中输入“xuhao144139240174”。选择【New log and error files】复选框,单击OK按钮。 (2)定义工作标题:执行Utility Menu> Title命令,在弹出【Change Title】对话框中输入“This is analysis made by “xh144139240174”,单击OK按钮。 (3)重新显示:执行Utility Menu>Plot>Replot命令。 (4)关闭三角坐标符号:执行Utility Menu>PlotCtrls>Window Options命令,弹出【Window Options】对话框。在【Location of triad】下拉列表框中选择“Not Shown”选项,单击OK按钮。 2、定义单元类型和材料属性

(1)选择单元类型:执行Main Menu>Preprocessor>Element Type>Add/Edit/Delete命令,弹出【Element Type】对话框。单击Add...按钮,弹出【Library of Element Types】对话框。选择“Structural Solid”和“Quad 8node 82”选项,单击OK按钮,然后单击Close按钮。 (2)设置材料属性:执行Main Menu>Preprocessor>Material Props>Material Models命令,弹出【Define Material Models Behavior】窗口。双击【Material Model Available】列表框中的“Structural\Linear\Elastic\Isotropic”选项,弹出【Linear Isotropic Material Properties for Material Number1】对话框。在【EX】和【PRXY】文本框中分别输入“2e11”及“0.3”。单击OK按钮,然后执行Material>Exit命令,完成材料属性的设置。 3、创建几何模型 (1)生成两个矩形面:执行Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Areas>Rectangle>By Dimensions命令,弹出【Create Rectangle by Dimensions】对话框。输入第一个矩形的坐标数值:“X1=0,X2=-0.25,Y1=0.025,Y2=-0.025”,单击Apply按钮。输入第二个矩形的坐标数值:“X1=-0.2,X2=-0.25,Y1=0.025,Y2=-0.225”,单击OK按钮关闭该对话框。 (2)生成两个半圆:执行Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Areas>Circle>Solid Circle

ANSYS电磁场分析指南第九章3D静态、谐波和瞬态分析节点法

第九章3-D静态、谐波和瞬态分析(节点法) 9.1节点法(MPV)进行3D静态磁场分析 3-D节点法磁场分析的具体步骤与2-D静态分析类似,选择GUI参数路径Main Menu>Preferences> Magnetic-Nodal,便于使用相应的单元和加载。与2-D静态分析同样的方式定义物理环境,但要注意下面讨论的存在区别的地方。 9.1.1 选择单元类型和定义实常数 对于节点法3 –D静磁分析,可选的单元为3D 矢量位SOLID97单元,与2D单元不同。自由度为:AX,AY,AZ。3D矢量位方程中,用INFIN111远场单元(AX、AY、AZ三个自由度)来为无限边界建模。 对于载压和载流绞线圈(只有SOLID97单元),必须定义如下实常数:

速度效应 可求解运动物体在特定情况下的电磁场,2-D静磁分析讨论了运动体的应用和限制,在3-D中,只有SOLID97单元类型能通过设置单元KEYOPT选项来考虑速度效应。 9.1.2 定义分析类型 用与2D静态磁场分析相同的方式定义3D静态磁场分析,即,可以通过菜单路径Main Menu>Solution>New Analysis、或者用命令ANTYPE,STATIC,NEW来定义一个新的静态磁场分析;或者用ANTYPE,STATIC,REST 命令来重启动一个3-D分析。 如果使用了速度效应,不能在3D静态分析(ANTYPE,STATIC)中直接求解具有速度效应的静态直流激励场,而要用具有很低频率的时谐分析(ANTYPE,HARMIC)来完成。 9.1.3 选择方程求解器 命令:EQSLV GUI:Main Menu>Solution>Analysis Options 3D模型建议使用JCG或PCG法进行求解。而对于载压模型、载流模型、或有速度效应的具有非对称矩阵的模型,只能使用波前法、JCG法、或ICCG法求解。电路激励模型只能用稀疏矩阵法或波前法求解器。 9.1.4 加载和求解 进入求解器: 命令:/SOLU GUI:Main Menu>Solution 3-D 静态MVP分析的载荷与2-D静态分析稍有些不同,但其菜单路径是一样的。下面是关于3-D静态磁场分析的一些加载: 该载荷用以定义磁力线垂直、磁力线平行、远场、周期边界条件、以及强加外磁场等载荷和边界条件,下表描述了各种边界条件相应的磁矢量势值:

ANSYS电磁分析解决方案

ANSYS 电磁分析解决方案 ——最完整的电磁分析技术 产品关键字 ? 完整的电磁分析技术 ? 独特的耦合场分析特性 ? 良好的易用性和统一的软件结构 ? 精确求解电大尺寸电磁辐射/散射问题 ? 系统级EMC/EMI 概述 自电子电气产品进入生活以来,产品设计师们就一致关心着能够满足用户各种需求的指标。对于产品性能的可靠性分析,由最初的经验预估、理论计算,发展到了如今的计算机仿真,产品设计朝着计算机实现虚拟设计、虚拟实验的必然方向前进。 性能相对简单、测试成本较低的电子电气产品,可以通过原型或者简化实验完成性能评估。对于具有复杂性能和复杂结构的电子电气产品,往往要求昂贵的测试设备,较长的实验周期,并对周围的测试环境有较强的依赖性。这样条件下要完成某种产品在多种状态的性能评估,需要较高成本,并且难以满足一致性标准。而现代电子电气产品的复杂性,需要在产品设计阶段就能给出指导产品设计的原则和标准,并完成产品的优化、更新设计。 计算机硬件条件的飞速发展和工程实际的市场需求,促进了计算机数值分析方法的不断进步,使计算机仿真对产品设计的指导意义愈加明显。1970年,市场的广泛需求促使了专业的仿真软件公司——ANSYS 成立,并开始向用户提供在结构场、温度场、流体场和电磁场等领域的全面解决方案。 复杂电子电气产品中的电磁场往往具有结构材料复杂、具有复杂的激励和边界条件等挑战,因此在工程实践和科学研究中出现了针对不同问题的分析方法:按照数学方程的不同,分为微分方程方法(代表性的如有限元FEM ,时域有限差分方法FDTD 等)和积分方程方法(代表性的如矩量法MOM 等);按照计算的电尺寸大小,分为高频渐近方法(物理光学方法PO ,一致渐近绕射理论UTD 等)和“低频”数值方法(有限元FEM ,矩量法MOM )。对于复杂的电磁问题,往往单一的方法不能完全解决问题,需要多种方法,多种工具混合使用。 产品特色 ● 最完整的电磁分析技术 ANSYS 充分利用各种电磁计算方法的优点,发展了多个适用于不同领域的电磁分析模块,这些模块优势互补、在统一的软件界面(ANSYS PrepPost ) 下共同解决各种复杂的电磁分析问题。

ANSYS电磁场分析指南第十六章电路分析

第十六章电路分析 16.1 什么是电路分析 电路分析可以计算源电压和源电流在电路中引起的电压和电流分布。分析方法由源的类型来决定: 源的类型分析方法 交流(AC)谐波分析 直流(DC)静态分析 随时间变化瞬态分析 要在电磁学分析中用有限元来模拟全部电势,就必须提供足够的灵活性来模拟载流电磁设备。ANSYS程序对于电路分析有如下性能: ·用经过改进的基于节点的分析方法来模拟电路分析 ·可以将电路与绕线圈和块状导体直接耦合 ·2-D和3-D模型都可以进行耦合分析 ·支持直流、交流和时间瞬态模拟 ANSYS程序中先进的电路耦合模拟功能精确地模拟多种电子设备,: ·螺线管线圈 ·变压器 ·交流机械 16.2 使用CIRCU124单元 ANSYS提供一种通用电路单元CIRCU124对线性电路进行模拟,该单元求解未知的节点电压(在有些情况下为电流)。电路由各种部件组成,如电阻、电感、互感、电容、独立电压源和电流源、受控电压源和电流源等,这些元件都可以用CIRCU124单元来模拟。 注:本章只描述CIRCU124单元的某些最重要的特性,对该单元的详细描述参见《ANSYS 单元手册》。 16.2.1 可用CIRCU124单元模拟的电路元件

对CIRCU124单元通过设置KEYOPT(1)来确定该单元模拟的电路元件,如下表所示。例如,把KEYOPT(1)设置为2,就可用CIRCU124来模拟电容。对所有的电路元件,正向电流都是从节点I流向节点J。 表1CIRCU124单元能模拟的电路元件 注意:全部的电路选项如上表和下图图1所示,ANSYS的电路建模程序自动生成下列实常数:R15(图形偏置,GOFFST)和R16(单元识别号,ID)。本章下一节将详细讨论电路建模程序。 下图显示了利用不同的KEYOPT(1)设置建立的不同电路元件,那些靠近元件标志的节点是“浮动”节点(即它们并不直接连接到电路中)。 16.2.2 CIRCU124单元的载荷类型 对于独立电流源和独立电压源可用CIRCU124单元KEYOPT(2)选项来设置激励形式,可以定义电流或电压的正弦、脉冲、指数或分段线性激励。详细的载荷函数图和相应的实常数请参见《ANSYS单元手册》。 16.2.3 将FEA(有限元)区耦合到电路区 可将电路分析的三种元件耦合到FEA区,图2所示的这三种元件直接连接到有限元模型的导体上(耦合是在矩阵中进行耦合的,因此只能为线性的):

ANSYS电磁场分析指南解读

回旋加速器 在一般电磁场分析中关心的典型的物理量为: -磁通密度?能量损耗 -磁场强度?磁漏 ?磁力及磁矩? S-参数 ?阻抗?品质因子Q ?电感?回波损耗 ?涡流?本征频率 存在电流、永磁体和外加场都会激励起需要分析的磁场 1.2ANSYS 如何完成电磁场分析计算 ANSYSU Maxwell 方程组作为电磁场分析的出发点。有限元方法计算的未知 量(自由度)主要是磁位或通量,其他关心的物理量可以由这些自由度导出。根 ANSY 电磁场分析指南第一章 发表时间: 2007-9-20 作者 : 安世亚太 来源 : e-works 关键字 : ANSYS 电磁场分析 CAE 教程 第一章磁场分析概述 1.1 磁场分析对象 利用ANSYS/Ema 或ANSYS/Multiphysics 模块中的电磁场分析功能,ANSYS 可分析计算下列的设备中的电磁场,如: 电力发电机 磁带及磁盘驱动器 变压器 波导 螺线管传动器 谐振腔 电动机 连接器 磁成像系统 天线辐射 图像显示设备传感器 滤波器

据用户所选择的单元类型和单元选项的不同, ANSYS+算的自由度可以是标量磁 位、矢量磁位或边界通量。 1.3 静态、谐波、瞬态磁场分析 利用ANSY 测以完成下列磁场分析: ?2-D 静态磁场分析,分析直流电(DC )或永磁体所产生的磁场,用矢量位方 程。参见本书“二维静态磁场分析” ?2-D 谐波磁场分析,分析低频交流电流(AC )或交流电压所产生的磁场,用 矢量位方程。参见本书“二维谐波磁场分析” ?2 -D 瞬态磁场分析,分析随时间任意变化的电流或外场所产生的磁场,包 含永磁体的效应,用矢量位方程。参见本书“二维瞬态磁场分析” ?3-D 静态磁场分析,分析直流电或永磁体所产生的磁场,用标量位方法。 参见本书“三维静态磁场分析(标量位方法)” ?3-D 静态磁场分析,分析直流电或永磁体所产生的磁场,用棱边单元法。 参见本书“三维静态磁场分析(棱边元方法)” ?3-D 谐波磁场分析,分析低频交流电所产生的磁场,用棱边单元法。建议 尽量用这种方法求解谐波磁场分析。参见本书“三维谐波磁场分析(棱边元方法) ?3-D 瞬态磁场分析,分析随时间任意变化的电流或外场所产生的磁场,用 棱边单元法。建议尽量用这种方法求解谐波磁场分析。参见本书“三维瞬态磁场 分析(棱边元方法)” 3-D 静态磁场分析,用矢量位方法。参见“基于节点方法 ?基于节点方法的3-D 谐波磁场分析,用矢量位方法。参见“基于节点方法 的 3-D 谐波磁场分析” 1.4 关于棱边单元、标量位、矢量位方法的比较 什么时候选择2-D 模型,什么时候选择3-D 模型?标量位方法和矢量位方 法有何不同?棱边元方法和基于节点的方法求解 3-D 问题又有什么区别?在下面 将进行详细比较。 1.4.12-D 分析和 3-D 分析比较 3-D 分析就是用 3-D 模型模拟被分析的结构。现实生活中大多数结构需要 3- D 模型来进行模拟。然而3-D 模型对建模的复杂度和计算的时间都有较高要求。 所以,若 ?基于节点方法的 的 3-D 静态磁场分析” ?基于节点方法的 的 3-D 瞬态磁场分析” 3-D 瞬态磁场分析, 用矢量位方法。参见“基于节点方法

ANSYS电磁兼容仿真软件解析

ANSYS电磁兼容仿真设计软件 用途:用于电子系统电磁兼容分析,包括PCB信号完整性、电源完整性和电磁辐射协同仿真,数模混合电路的噪声分析和抑制,以及机箱系统屏蔽效能和电磁泄漏仿真,确保系统的电磁干扰和电磁兼容性能满足要求。 一、购置理由 1现代电子系统设计面临越来越恶劣的电磁工作环境,一方面电子系统包括了电源模块、信号处理、计算机控制、传感与机电控制、光电系统及天线与微波电路等部分,系统内部相互不发生干扰,正常工作,本身就非常困难;另一方面,在隐身、电子对抗、静放电,雷击和电磁脉冲干扰等恶劣电磁环境下,设备还需要有足够的抗干扰能力,为电路正常工作留有足够的设计裕量。为了确保xx系统的工作可靠性,设备必须通过相关的电磁兼容标准,如国军标GJB151A,GJB152A。 长期以来,设备的电磁兼容设计和仿真一直缺乏必要的仿真设计手段,只能依赖于设备后期试验测试,不仅测量成本高昂,而且,如果EMI测量超标,后续的查找问题和修正问题基本上依赖于经验和猜测。而解决电磁兼容问题,也只能靠经验进行猜想和诊断,采取的措施也只能通过不断的试验进行验证,这已经成为制约我们产品进度的重要原因。。 2目前我所数字电路设计的经验和手段已经有很大改善,我们在复杂PCB布线、高速仿真方面取得了很多的成果和经验,并且已经开

始高速通道设计的预研。在相关PCB布线工具的帮助下,将复杂的多电源系统PCB布通,确保集成电路之间的正确连接已经基本上没有问题。但是随着应用深入,也存在一些困难,特别在模拟数字转换、高速计算与传输PCB和系统的设计中,我们不仅要保证电路板的正常工作,还要提高关键性的技术指标,例如数模转换电路的有效位数、信号传输系统的速率和误码率等,此外,还要满足整个卫星电子系统的电磁兼容/电磁干扰要求,为此,我们迫切需要建立的仿真功能包括: ●高速通道中,连接器,电缆等三维全波精确和建模仿真, 这些结构的寄生效应对于信号的传输性能有至关重要的影 响; ●有效的PCB电源完整性分析工具,对PCB上的电源、地等 直流网络的信号质量进行仿真 ●为提高仿真精度,需要SPICE模型,IBIS模型和S参数模 型的混合仿真 ●需要同时进行时域和频域仿真和设计,观察时域的眼图、 误码率,调整预加重和均衡电路的频域参数,使得信号通道 的物理特性与集成电路和收/发预加重、均衡等相配合,达到 系统性能的最优 ●有效的PCB的辐射控制与仿真手段,确保系统EMI性能达 标。 现在EDA市场上已经有一些SI/PI和EMI/EMC仿真设计工具,但存在多方面的局限性。我们的PCB布线工具虽然能解决一定的问题,

ansys大作业ANSYS电磁场分析及与ansoft仿真分析结果比较要点

期末大作业 题目:简单直流致动器 ANSYS电磁场分析及与ansoft仿真分析结果比较作者姓名:柴飞龙 学科(专业):机械工程 学号:21225169 所在院系:机械工程学系 提交日期2013 年 1 月

1、 背景简述: ANSYS 软件是融结构、流体、电场、磁场、声场分析于一体的大型通用软件有限元分析软件,是现代产品设计中的高级CAE 工具之一。而ansoft Maxwell 软件是一款专门分析电磁场的分析软件,如传感器、调节器、电动机、变压器等。 本人在实验室做的课题涉及到电机仿真,用的较多的是ansoft 软件,因为其对电机仿真的功能更强大,电机功能模块更多,界面友好。 现就对一电磁场应用实例,用ANSYS 进行仿真分析,得到的结果与ansoft 得到的结果进行简单核对比较。 2、 问题描述: 简单直流致动器由2个实体圆柱铁芯,中间被空气隙分开的部件组成,线圈中心点处于空气隙中心。衔铁是导磁材料,导磁率为常数(即线性材料,r μ=1000),线圈是可视为均匀材料,空气区为自由空间(1=r μ),匝数为2000,线圈励磁为直流电流:2A 。模型为轴对称。 3、 ANSYS 仿真操作步骤: 第一步:Main menu>preferences

第二步:定义所有物理区的单元类型为PLANE53 Preprocessor>Element type>Add/Edit/Delete 第三步:设置单元行为 模拟模型的轴对称形状,选择Options(选项) 第四步:定义材料 Preprocessor>Material Props> ?定义空气为1号材料(MURX = 1) ?定义衔铁为2号材料(MURX = 1000) ?定义线圈为3号材料(自由空间导磁率,MURX=1)

ansys分析电磁场

三维螺线管静态磁场分析 要求计算螺线管,如下图所示,衔铁所受磁力,线圈为直流激励,产生力驱动衔铁。线圈电流为6A,500匝。由于对称性,只分析1/4的模型,如图1所示: 图1螺线管制动器 在仿真分析时,空气相对磁导系数为1.0;使用智能网格划分(LVL=8);设定全部面为通量平行,这是自然边界条件,自动得到满足。因为是采用的1/4对称模型,所以磁力的计算结果要乘以4。

施加边界条件: ! /SOLU D,2,MAG,0 ! !SOLVE ! ALLSEL,ALL MAGSOLV,3,,,,,1 FINISH ! 建立的模型如下图所示:

对模型进行智能网格划分,如下图所示: 仿真分析所得磁场强度分布图为:

衔铁所受磁力分布图为: 衔铁所受磁力分布图为:

计算所得衔铁所受磁力为: SUMMARY OF FORCES BY VIRTUAL WORK Load Step Number: 2. Substep Number: 1. Time: 0.2000E+01 Units of Force: ( N ) Component Force-X Force-Y Force-Z ARM 0.14339E+02 0.11359E+02 -0.12846E+02 ___________________________________________________ SUMMARY OF FORCES BY MAXWELL STRESS TENSOR Units of Force: ( N ) Component Force-X Force-Y Force-Z ARM 0.79007E+01 0.55769E+01 -0.11511E+02 _____________________________________________________ Note: Maxwell forces are in the Global Cartesian coordinate system. Virtual work forces are in the element ESYS coordinate system.

实验二 利用Maxwell 2D电磁场分析软件对静磁场进行分析

实验二利用Maxwell 2D电磁场分析软件对静磁场进行分析 姓名:杨志强 学号:0708190157 指导老师:陈劲操 完成时间:2009-4-30 实验二利用Maxwell 2D电磁场分析软件

对静磁场进行分析 一、实验目的 1)认识钢涡流效应的损耗,以及减少涡流损耗的方法 2)学习涡流损耗的计算方法 3)学习用Maxwell 2D计算叠片钢的涡流 二、实验内容 1)如图所示,模型为四个钢片叠加而成,每一片的界面长和宽分别为12.7mm和0.356mm,两片之间的距离为8.12um,叠片钢的电导率为 2.08e6S/m,相对磁导率为2000,作用在磁钢表面的外磁场Hz=397.77 A/m,即Bz=1T。 2)本实验就采用轴向磁场涡流求解器来计算不同频率下的涡流损耗。建立相应的几何模型,指定材料属性和边界条件,分析不同频率下的损耗。由于模型对X、Y轴具有对称性,可以只计算第一象限内的模型。

三、实验原理 1、低频涡流损耗的计算公式为: P=t2w2B2δV/24 式中V为叠片体积;t为叠片厚度;B为峰值磁通密度;δ为叠片电导率;w 为外加磁场角频率。 Maxwell 2D所获得的功率损耗值是假定叠钢片在Z方向具有单位长度(1m)时而计算出来的。因此,上式中的体积显然需要按一下就算公式计算 V=12.7*1e-3*0.356*1e-3*1=4.5212e-6(m3) 公式成立的条件是频率低于2KHz,趋肤深度远小于叠片厚度。由此计算各个频率下的涡流损耗,见下表: 低频数值计算结果 2、高频涡流损耗的计算公式为:

P=0.5*Ht2【(ωμ/2σ)^1/2】*S 式中,S为叠片表面积,Ht为磁场强度切线分量,σ为叠片电导率,u为叠片相对磁导率,ω为外加磁场角频率。 公司成立的条件位频率大于等于10KHz,趋肤深度远远小于叠片厚度。 高频数值计算结果 四、计算机仿真 由实验结果与理论值比较可以大致看出,在较低频部分用低频计算公式得理论值与仿真值吻合的很好,而高频部分误差较大。而高频部分用高频计算公式计算时与仿真值也吻合得非常好。

Ansys受力分析

三维托架实体受力分析 ANSYS软件是融结构、流体、电磁场、声场和耦合场分析于一体的大型通用有限元分析软件。由世界上最大的有限元分析软件公司之一的美国ANSYS公司开发,它能与多数CAD软件接口,实现数据的共享和交换,如PRO/E、UG、I-DEAS、CADDS及AutoCAD等,是现代产品设计中的高级CAD工具之一。 题目:1、三维托架实体受力分析:托架顶面承受50psi的均匀分布载荷。托架通过有孔的表面固定在墙上,托架是钢制的,弹性模量E=29×106psi,泊松比v=.试通过ANSYS输出其变形图及其托架的von Mises应力分布。 题目1的分析。先进行建模,此建模的难点在对V3的构建(既图中的红色部分)。要想构建V3,首先应将A15做出来,然后执行Main Menu>Preprocessor>Modeling>Operate>Booleans>Add>Volumes命令,将所有的实体合并为一个整体。建模后,就对模型进行网格的划分,实行Main Menu>Preprocessor>Meshing>MeshTool,先对网格尺寸进行编辑,选,然后点Meshing,Pick all进行网格划分,所得结果如图1。划分网格后,就可以对模型

施加约束并进行加载求解了。施加约束时要注意,由于三维托架只是通过两个孔进行固定,故施加约束应该只是针对两孔的内表面,执行Main Menu>Solution>Define Loads>Apply>Structrual>Displacement>Symmetry >On Areas 命令,然后拾取两孔的内表面,单击OK就行了。施加约束后,就可以对实体进行加载求解了,载荷是施加在三维托架的最顶上的表面的,加载后求解运算,托架的变形图如图2。 图1、托架网格图 图2输出的是原型托架和施加载荷后托架变形图的对比,虚线部分即为托架的原型,从图2可看出,由于载荷的作用,托架上面板明显变形了,变形最严重的就是红色部分,这是因为其离托板就远,没有任何物体与其分担载荷,故其较容易变形甚至折断。这是我们在应用托架的时候应当注意的。

电磁场分析指南——静电场分析(h方法)

第十四章 静电场分析(h方法) 14.1 什么是静电场分析 静电场分析用以确定由电荷分布或外加电势所产生的电场和电场标量位(电压)分布。该分析能加二种形式的载荷:电压和电荷密度。 静电场分析是假定为线性的,电场正比于所加电压。 静电场分析可以使用两种方法:h方法和p方法。本章讨论传统的h方法。下一章讨论p方法。 14.2 h方法静电场分析中所用单元 h方法静电分析使用如下ANSYS单元: 表1. 二维实体单元 单元维数形状或特征自由度 PLANE1212-D四边形,8节点每个节点上的电压 表2. 三维实体单元 单元维数形状或特征自由度 SOLID1223-D砖形(六面体),20节点每个节点上的电压 SOLID1233-D砖形(六面体),20节点每个节点上的电压 表3. 特殊单元 单元维数形状或特征自由度 MATRIX50无(超单元)取决于构成本单元的单元取决于构成本单元的单元类型 INFIN1102-D4或8节点每个节点1个;磁矢量位,温度,或电位 INFIN1113-D六面体,8或20节点AX、AY、AZ磁矢势,温度,电势,或磁标量势 INFIN92-D平面,无界,2节点AZ磁矢势,温度INFIN473-D四边形4节点或三角形3节点AZ磁矢势,温度 14.3 h方法静电场分析的步骤 静电场分析过程由三个主要步骤组成: 1.建模 2.加载和求解 3.观察结果 14.3.1 建模 定义工作名和标题: 命令:/FILNAME,/TITLE GUI:Utility Menu>File>Change Jobname Utility Menu>File>Change Title 如果是GUI方式,设置分析参考框:

有限元分析Ansys大作业

有限元分析作业 作业名称扳手静态受力分析 姓名 学号 班级 宁波理工学院

题目:扳手静态受力分析: 扳手的材料参数为:弹性模量E=210GPa,泊松比u=0.3:此模型在左侧内六角施加固定位移约束,在右侧表面竖直方向上施加6 10 48 N的集中力。 模型如下图: 1-1 1.定义工作文件名和文件标题 (1)定义工作文件名:执行File-Chang Jobname-3090601048 (2)定义工作标题:执行File-Change Tile-3090601048 (3)更改工作文件储存路径:执行File-Chang Directory-E:\ANSYS 2.定义分析类型、单元类型及材料属性 (1)定义分析类型,执行Main Menu-Preferences,如下图所示:

2-1 (2)定义单元类型,执行Main Menu-Preprocessor-Element Type-Add弹出Element Type 对话框.如下图所示: 2-2 (3)定义材料属性 执行Main menu-Preprocessor-Material Props-Material models,在Define material model behavior对话框中,双击 Structual-Linear-Elastic-Isotropic.如下图所示:

2-3 3.导入几何模型 将模型导入到ANSYS,执行File-Import—PRAR…—浏览上述模型,如下图所示: 3-1

3-2 4. 网格划分 执行Main Menu-Preprocessor-meshing-Mesh Tool命令,考虑到零件的复杂性,采用智能网格划分,精度为1,其他选项为默认,如下图所示: 4-1

ANSYS电磁场分析指南 第十一章 磁宏

第十一章磁宏 11.1 什么是电磁宏 电磁宏是ANSYS宏命令,其主要功能是帮助用户方便地建立分析模型、方便地获取想要观察的分析结果。目前,ANSYS提供了下列宏命令,可用于电磁场分析: ·CMATRIX:计算导体间自有和共有电容系数 ·CURR2D:计算二维导电体内电流 ·EMAGERR:计算在静电或电磁场分析中的相对误差 ·EMF:沿预定路径计算电动力(emf)或电压降 ·FLUXV:计算通过闭合回路的通量 ·FMAGBC:对一个单元组件加力边界条件 ·FMAGSUM:对单元组件进行电磁力求和计算 ·FOR2D:计算一个体上的磁力 ·HFSWEEP:在一个频率范围内对高频电磁波导进行时谐响应分析,并进行 相应的后处理计算 ·HMAGSOLV:定义2-D谐波电磁求解选项并进行谐波求解 ·IMPD:计算同轴电磁设备在一个特定参考面上的阻抗 ·LMATRIX:计算任意一组导体间的电感矩阵 ·MAGSOLV:对静态分析定义磁分析选项并开始求解 ·MMF:沿一条路径计算磁动力 ·PERBC2D:对2—D平面分析施加周期性约束 ·PLF2D:生成等势的等值线图 ·PMGTRAN:对瞬态分析的电磁结果求和 ·POWERH:在导体内计算均方根(RMS)能量损失

·QFACT:根据高频模态分析结果计算高频电磁谐振器件的品质因子 ·RACE:定义一个“跑道形”电流源 ·REFLCOEF:计算同轴电磁设备的电压反射系数、驻波比、和回波损失 ·SENERGY:计算单元中储存的磁能或共能 ·SPARM:计算同轴波导或TE10模式矩形波导两个端口间的反射参数 ·TORQ2D:计算在磁场中物体上的力矩 ·TORQC2D:基于一个圆形环路计算在磁场中物体上的力矩 ·TORQSUM:对2-D平面问题中单元部件上的Maxwell力矩和虚功力矩求和 本章对这些宏有详细描述。在ANSYS命令手册和理论手册对这些宏有更详细的描述。 下面的表格列出了这些电磁宏的使用范畴。

最新ANSYS电磁场分析指南第一章磁场分析概述汇总

A N S Y S电磁场分析指南第一章磁场分析概 述

第一章磁场分析概述 1.1磁场分析对象 利用ANSYS/Emag或ANSYS/Multiphysics模块中的电磁场分析功能,ANSYS 可分析计算下列的设备中的电磁场,如: ·电力发电机·磁带及磁盘驱动器 ·变压器·波导 ·螺线管传动器·谐振腔 ·电动机·连接器 ·磁成像系统·天线辐射 ·图像显示设备传感器·滤波器 ·回旋加速器 在一般电磁场分析中关心的典型的物理量为: ·磁通密度·能量损耗 ·磁场强度·磁漏 ·磁力及磁矩· S-参数 ·阻抗·品质因子Q ·电感·回波损耗 ·涡流·本征频率 存在电流、永磁体和外加场都会激励起需要分析的磁场。 1.2ANSYS如何完成电磁场分析计算 ANSYS以Maxwell方程组作为电磁场分析的出发点。有限元方法计算的未知量(自由度)主要是磁位或通量,其他关心的物理量可以由这些自由度导出。根据用户所选择的单元类型和单元选项的不同,ANSYS计算的自由度可以是标量磁位、矢量磁位或边界通量。 1.3静态、谐波、瞬态磁场分析

利用ANSYS可以完成下列磁场分析: ·2-D静态磁场分析,分析直流电(DC)或永磁体所产生的磁场,用矢量位方程。参见本书“二维静态磁场分析” ·2-D谐波磁场分析,分析低频交流电流(AC)或交流电压所产生的磁场,用矢量位方程。参见本书“二维谐波磁场分析” ·2-D瞬态磁场分析,分析随时间任意变化的电流或外场所产生的磁场,包含永磁体的效应,用矢量位方程。参见本书“二维瞬态磁场分析” ·3-D静态磁场分析,分析直流电或永磁体所产生的磁场,用标量位方法。参见本书“三维静态磁场分析(标量位方法)” ·3-D静态磁场分析,分析直流电或永磁体所产生的磁场,用棱边单元法。参见本书“三维静态磁场分析(棱边元方法)” ·3-D谐波磁场分析,分析低频交流电所产生的磁场,用棱边单元法。建议尽量用这种方法求解谐波磁场分析。参见本书“三维谐波磁场分析(棱边元方法)” ·3-D瞬态磁场分析,分析随时间任意变化的电流或外场所产生的磁场,用棱边单元法。建议尽量用这种方法求解谐波磁场分析。参见本书“三维瞬态磁场分析(棱边元方法)” ·基于节点方法的3-D静态磁场分析,用矢量位方法。参见“基于节点方法的3-D静态磁场分析” ·基于节点方法的3-D谐波磁场分析,用矢量位方法。参见“基于节点方法的3-D谐波磁场分析” ·基于节点方法的3-D瞬态磁场分析,用矢量位方法。参见“基于节点方法的3-D瞬态磁场分析” 1.4关于棱边单元、标量位、矢量位方法的比较 什么时候选择2-D模型,什么时候选择3-D模型?标量位方法和矢量位方法有何不同?棱边元方法和基于节点的方法求解3-D问题又有什么区别?在下面将进行详细比较。 1.4.12-D分析和3-D分析比较 3-D分析就是用3-D模型模拟被分析的结构。现实生活中大多数结构需要3-D模型来进行模拟。然而3-D模型对建模的复杂度和计算的时间都有较高要求。所以,若有可能,请尽量考虑用2-D模型来进行建模求解。

ansys有限元分析作业经典案例

有 限 元 分 析 作 业 作业名称 输气管道有限元建模分析 姓 名 陈腾飞 学 号 3070611062 班 级 07机制(2)班 宁波理工学院

题目描述: 输气管道的有限元建模与分析 计算分析模型如图1所示 承受内压:1.0e8 Pa R1=0.3 R2=0.5 管道材料参数:弹性模量E=200Gpa;泊松比v=0.26。 图1受均匀内压的输气管道计算分析模型(截面图) 题目分析: 由于管道沿长度方向的尺寸远远大于管道的直径,在计算过程中忽略管道的断面效应,认为在其方向上无应变产生。然后根据结构的对称性,只要分析其中1/4即可。此外,需注意分析过程中的单位统一。 操作步骤 1.定义工作文件名和工作标题 1.定义工作文件名。执行Utility Menu-File→Chang Jobname-3070611062,单击OK按钮。 2.定义工作标题。执行Utility Menu-File→Change Tile-chentengfei3070611062,单击OK按钮。 3.更改目录。执行Utility Menu-File→change the working directory –D/chen 2.定义单元类型和材料属性 1.设置计算类型 ANSYS Main Menu: Preferences →select Structural →OK

2.选择单元类型。执行ANSYS Main Menu→Preprocessor →Element Type→Add/Edit/Delete →Add →select Solid Quad 8node 82 →apply Add/Edit/Delete →Add →select Solid Brick 8node 185 →OK Options…→select K3: Plane strain →OK→Close如图2所示,选择OK接受单元类型并关闭对话框。 图2 3.设置材料属性。执行Main Menu→Preprocessor →Material Props →Material Models →Structural →Linear →Elastic →Isotropic,在EX框中输入2e11,在PRXY框中输入0.26,如图3所示,选择OK并关闭对话框。 图3 3.创建几何模型 1. 选择ANSYS Main Menu: Preprocessor →Modeling →Create →Keypoints →In Active CS →依次输入四个点的坐标:input:1(0.3,0),2(0.5,0),3(0,0.5),4(0,0.3) →OK

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