ANSYS电磁场例子

第二章第1节二维静磁学2.1-2应用:简单直流致动器•问题描述–2个实体园柱铁芯，中间被空气隙分开–线圈中心点处于空气隙中心•分析过程和目的–为模拟建模–进行模拟–后处理•电磁力•磁场值切去一部分线圈便以看到极面间空隙2.1-3•模拟由3个区域组成•衔铁区:导磁材料导磁率为常数（即线性材料）•线圈区:线圈可视为均匀材料.•空气区:自由空间(μr=1).衔铁线圈2.1-4性质柱体:μr=1000线圈:μr=1匝数:2000(整个线圈)空气:μr=1激励线圈励磁为直流电流:2安培单位(mm)衔铁Coil长度=35YX模型轴对称材料号2材料号32.1-5•建模–设置电磁学预选项（过滤器）–对各物理区定义单元类型–定义材料性质–对每个物理区定义实体模型•铁芯•线圈•空气–给各物理区赋材料属性–加边界条件2.1-6•设置预选过滤掉其它应用的菜单Mainmenupreferences•选择OK2.1-7•定义所有物理区的单元类型为PLANE53PreprocessorElementtypeAdd/Edit/Delete•选择Add•选择磁矢量和8节点53号单元•选择OK2.1-8•模拟模型的轴对称形状•选择Options（选项）•Elementbehavior（单元行为）•选择Axisymmetric（轴对称）•选择OK2.1-9•定义材料PreprocessorMaterialPropsIsotropic•定义空气为1号材料(MURX=1)•选择Apply(自动循环地定义下一个材料号）•选择OK2.1-10•定义衔铁为2号材料•选择OK•选择Apply(自动循环地选择下一个材料号）2.1-11•定义线圈为3号材料(自由空间导磁率，MURX=1)•选择OK•选择OK(退出材料数据输入菜单）2.1-12•建立衔铁面PreprocessorCreateRectangleByDimensions•选择Apply(重复显示和输入)•建立线圈面•选择Apply利用TAB键移动输入窗口2.1-13•建立空气面•选择OK到了这步，建立了全部平面，但它们还没有连接起来.衔铁线圈2.1-14•用Overlap迫使全部平面连接在一起PreprocessorOperateOverlapAreas•按PickAll现在这些平面被连接了，因此当生成单元时，各区域将共享区域边界上节点这种操作后，原先平面被删除，而新的平面被重新编号2.1-15•这些平面要求与物理区和材料联系起来Preprocessor-Attributes-DefinePickedAreas•用鼠标点取衔铁平面•选择OK(在选取框内）•材料号窗口输入2•选择OK对于没有明确定义属性的面，其属性缺省为12.1-16•这些平面要求与物理区和材料联系起来•Preprocessor-Attributes-DefinePickedAreas选取线圈平面（在选择对话框里）点取OK材料号窗口输入3•点OK2.1-17•加通量平行边界条件Preprocessorloadsapply-magnetic-boundary-flux-par’l•选OnLines并选取相应的线•选OK“所选取的线”“所选取的线”注：未划分单元前，加上这种边界条件2.1-18•生成有限元网格•利用智能尺寸选项来控制网格大小Preprocessor-Meshing-SizeCntrls-smartsize-basic•选择OK2.1-19•Preproc-Meshing-Mesh-Areas-Free在选取框内选择ALL选择OK•打开绘制单元的材料属性UtilityPlotCtrlsNumbering•选择OK2.1-20•力边界条件标志需要单元部件，即一组具有“名称”的单元•把衔铁定义为一个单元组件–选择衔铁平面Utilityselectentities用此选项在图形窗口中选择平面再次选择用APPLY•一旦衔铁已选好，选择OK(在选取框内）2.1-21•选择与已选平面相对应的单元•选择OK•图示衔铁单元Utilityplotelements衔铁单元用“面”2.1-22•使单元与衔铁组件联系起来UtilitySelectComp/AssemblyCreateComponent•选择OK2.1-23•加力边界条件标志PreprocessorLoadsApply-Magnetic-FlagCompForce•选择OK•施加两个标志，用两个不同的方法来计算力–Maxwell’s应力张量–虚功即使只有一种选项，也要鼠标选取2.1-24•以毫米单位生成的模型，最好把模型尺寸变换为国际单位制（变换系数=.001)•使整个模型激活UtilitySelectEverything•缩放平面-不用拷贝Preprocoperatescaleareas•选择OK2.1-25•给线圈平面施加电流密度•选择线圈平面UtilitySelectEntity•选择OK(实体选择框)•选择线圈平面•选择OK(选取框内)2.1-26•激励线圈要求电流密度，故要得到线圈截面积.PreprocessorOperateCalcGeometricItemsOfAreas•选择OK•要用线圈面积来计算电流密度，将线圈面积赋予参数CAREAUtilityParameterGetScalarData•选择OK2.1-27•下面窗口输入面积的参数名，用于后面电流密度输入去掉面号（如果有的话）这相应于几何面积总和•选择OK2.1-28•把电流密度加到平面上PreprocessorLoadsApplyExcitationOnAreas•(因为只激活了线圈平面，可在选取框内选择PickAll）•选择OK2.1-29•进行计算Solu-solve-electromagnetOpt&Solve•选择OK这些适用于用BH数据来进行的分析，本题将忽略2.1-30•生成磁力线圈Postprocplotresults2Dfluxlines•选择OK使用缺省设置，选择OK,（在通常情况下，可这样做）单元边缘围绕的一个红色输廓表示该区域为同类材料号2.1-31•计算力PostprocElec&MagCalcComp.Force•选择OK衔铁上力是在总体坐标系下表示的，此力的方向为使气隙缩小必须用鼠标选取2.1-32•显示总磁通密度值(BSUM)PostprocPlotResultsNodalSolution•选择OK