V11 2D3D V11 中文Rmxprt Ansoft MAXWELL

AnsoftMaxwell2D/3D使用说明目录第1章Ansoft主界面控制面板简介第2章二维（2D）模型计算的操作步骤2.1创建新工程…………………………………………………………………22.2选择求解问题的类型…………………………………………………………32.3创建模型（DefineModel）…………………………………………………42.4设定模型材料属性（SetupMaterials）……………………………………62.5设定边界条件和激励源（SetupBoundaries/Sources）…………………82.6设定求解参数（SetupExecutiveParameters）…………………………92.7设定求解选项（SetupSolutionOptions）………………………………102.8求解(Solve)…………………………………………………………………102.9后处理（PostProcess）……………………………………………………112.10工程应用实例………………………………………………………………12第3章三维（3D）模型计算的操作步骤3.1建模…………………………………………………………………………143.2定义材料属性…………………………………………………………………173.3加载激励和边界条件…………………………………………………………183.4设置求解选项和求解…………………………………………………………183.5后处理…………………………………………………………………………183.6补充说明………………………………………………………………………183.7例1两电极电场计算………………………………………………………18第4章有限元方法简介4.1有限元法基本原理……………………………………………………………224.2有限元网格自适应剖分方法…………………………………………………231第1章Ansoft主界面控制面板简介在Windows下安装好Ansoft软件的电磁场计算模块Maxwell之后，点击Windows的“开始”、“程序”项中的Ansoft、MaxwellControlPanel，可出现主界面控制面板（如下图所示），各选项的功能介绍如下。1.1ANSOFT介绍Ansoft公司的联系方式，产品列表和发行商。1.2PROJECTS创建一个新的工程或调出已存在的工程。要计算一个新问题或调出过去计算过的问题应点击此项。点击后出现工程控制面板，可以实现以下操作：l新建工程。l运行已存在工程。l移动，复制，删除，压缩，重命名，恢复工程。l新建，删除，改变工程所在目录。1.3TRANSLATORS进行文件类型转换。点击后进入转换控制面板，可实现：1.将AutoCAD格式的文件转换成Maxwell格式。2.转换不同版本的Maxwell文件。1.4PRINT打印按钮，可以对Maxwell的窗口屏幕进行打印操作。1.5UTILITIES常用工具。包括颜色设置、函数计算、材料参数列表等。2第2章二维（2D）模型计算的操作步骤2.1创建新工程选择MexwellControlPanel(MexwellSV)启动Ansoft软件→点击PROJECTS打开工程界面（如图2.1所示）→点击New进入新建工程面板（如图2.2所示）。在新建工程面板中为工程命名（Name），选择求解模块类型（如Maxwell2D,Maxwell3D,MaxwellSV等）。MaxwellSV为StudentVersion即学生版，它仅能计算二维场。在这里我们选择MaxwellSVversion9来完成二维问题的计算。图2.1工程操作界面图2.2新建工程界面32.2选择求解问题的类型上一步结束后，建立了新工程（或调出了原有的工程），进入执行面板（ExecutiveCommands）如图2.3所示。面板的左边是一系列的执行菜单，在接下来的求解过程中将顺次执行它们（前面的菜单没有正确执行时后面的菜单为灰色，不能执行）。第一步，选择求解器（Solver），点击后会出现场类型选项，包括静电场（Electrostatic），稳恒磁场（Magnetostatic）和正弦时变涡流场（EddyCurrent）等。选择用户要求解的问题类型。第二步，选择求解区域几何类型（Drawing），包括平行平面场（XYPlane）和轴对称场（RZPlane）。对于场域模型创建模块（DefineModel），设定模型材料属性模块（SetupMaterials），设定边界条件与激励源模块（SetupBoundaries/Sources），设定执行参数模块（SetupExecutiveParameters），设定求解参数模块（SetupSolutionOptions），求解模块（Solver）与后处理模块（PostProcess）将在下面分别详细说明。图2.3执行面板（ExecutiveCommands）42.3创建模型（DefineModel）点击DefineModel选项，进入模型绘制面板（2DModeler）如图2.4所示。图2.4：模型绘制面板（2DModeler）2.3.1模型绘制命令项介绍File创建新文件（New）或调出已有文件（Open）及保存几何模型文件（Save）；导入和导出其他格式文件（Import）；设置打印选项（PrintSetup）；打印（Print）；退出模型绘制界面（Exit）。实际上，进入该界面后可以直接建立模型，然后在推出时程序将提问是否保存模型，且会自动按工程名赋予模型文件名。在建模期间若担心信息丢失，可以使用保存命令存盘。Edit进行图形编辑，包括选择对象（Select）和取消选择（Deselect）、剪切（Cut）、复制（Copy）和粘贴（Paste）、删除（Clear）；定义对象属性（Attributes）；控制对象的可见性（Visibility）等。复制功能可以沿坐标轴、线或对称面复制对象。Reshape修改物体的形状。包括对选中的物体进行按比例大小缩放（ScaleSelection）；对定义圆弧的线段数进行重新设置（Edge-NumberofSegments）（在画圆弧时已进行了定义）。圆弧线段的长度应小于有限元网格相应边界单元的边长，否则会带来较大的计算误差。因此，应定义较多的圆弧线段数（如对于圆周最好设180段）。Boolean不同物体之间的运算，包括合并（Union）、相减（Subtract）（如形成一个圆环可以通过两个圆相减得到）、相交（Intersect）等操作。Arrange模型排列，包括移动（Move），旋转（Rotate），镜像（Mirror），同时可以重新定5义模型尺度，即变换模型大小。Object选择物体模型绘制类型，包括：直线或折线（Polyline，双击鼠标结束画线）、圆弧（Arc）、由点定义的光滑曲线（Spline）、矩形（Rectangle）、圆（Circle）。Model模型绘制参数设置与调整，包括距离测量（Measure）、绘图量纲（DrawingUnits）、绘图板大小定义（DrawingSizes）、画笔捕捉设定（SnaptoMode）、颜色与文字大小默认值设定（Defaults）。Window绘图窗口显示与坐标处理等，包括显示缩放（ChangeView-Zoomin,out）、坐标平移或旋转（CoordinateSystem）、绘图界面网格设置（Grid）、填充封闭区域（FillSolids）。Help提供在线帮助。2.3.2板面快捷工具功能介绍工具条图2.5为快捷工具条的图标，从左到右依次为：画折线或直线、顺时针弧线、逆时针弧线、光滑曲线、写文字标记、绘制矩形、圆；物体平移、物体旋转、选择物体、取消选择、设置颜色、物体属性（包括显示物体的端点和给物体定位）、测量（包括显示所选两点的坐标与距离，两点连线与水平线的夹角）、放大、缩小、适应（使显示平面与物体大小适应）、坐标平移、坐标旋转。图2.5：快捷工具条绘图区绘图区是绘制物体的区域。可以利用Window命令项中的Cascade-Subwindows选项打开多个绘图区窗口。可以调整这些窗口的位置和布局，也可以对每个窗口进行放大或缩小等操作，而其他窗口中的物体保持不变，此功能可以用来从不同的视角观察绘图区域，例如可以在一个窗口上放大局部区域观察细节，而另一个观察整体。状态栏状态栏位于模型绘制面板的底部，显示鼠标所在位置的坐标值，其主要用途是在建模工程中直接输入坐标或几何尺寸，这是建模的一个常用的办法。因为用鼠标建模不易获得准确坐标数据。若要在数据栏中输入坐标时，应将鼠标移出绘图区域，否则6移动鼠标时会更改数据栏中的数据。注意数据输入后按Enter健生效。信息栏信息栏位于“状态栏”的上面，用来提示应进行的操作或显示鼠标功能。例如，点击建立矩形区域命令后，信息栏显示：MOUSELEFT:Selectfirstcornerpointofrectangle（按鼠标左健选择（确定）矩形的第一个角点），MOUSERIGHT:Abortcommand（按鼠标右健中断当前命令）。注意：按鼠标右健中断命令功能会经常用到。若在U、V（X、Y）数据栏中输入数据后按Enter健，信息栏显示：MOUSELEFT:Selectsecondcornerpointofrectangle（选择矩形的第二个角点），此时在dU、dV数据栏中输入矩形的宽和高按Enter健便可建立矩形。2.3.3建模的基本操作程序小结（1）选择Model/DrawingPlane命令，设置模型的绘制平面。选项中包括XYPlane和RZPlane.（2）选择Model/DrawingSize重新定义模型区域的大小。（3）选择Model/DrawingUnits来定义模型所用的单位。（4）创建模型。建议通过画直线和圆弧来完成场域边界的建立。（5）需要的时候，利用Edit,Reshape和Arrange菜单命令修改你所建立的模型。（6）在建立模型的过程中也可以调用Window菜单命令新建子面板，用于模型细节或其他方面的建模。（7）保存所建立的模型，退出模型绘制面板。2.4设定模型材料属性（SetupMaterials）2.4.1界面介绍模型材料界面分为4块（如下图所示），左上部为物体(object)和已定义的材料名(Material)列表。尚未定义的材料名为UNASSIGNED，场域背景(Background)默认设定材料为真空(Vacuum)。左下部分为Ansoft给定的或用户加入的材料库(Material)，右上部分为模型图，右下部分为材料的具体参数。2.4.2设置材料属性1．若材料库中存在所需材料，则从物体列表中选中一个物体，然后从材料库中选择所需材料，最后点击“Assign”即可完成该物体的材料属性设定。2．若材料库中不存在所需材料，则需要先填加新材料到材料库，然后再设定物体的材料属性。填加新材料到材料库中的步骤如下。7（1）选择Material中的Add（2）在MaterialProperties下面的文本框内填入材料名。（3）如果需要，可选择材料名文本框下面的PerfectConductor（良导体），AnisotropicMaterial（各向异性材料）或B-HNonlinearMaterial（非线性磁材料）。（4）在材料属性参数栏中输入具体的材料属性值，包括Rel.Permittivity(相对介电常数)，Conductivity(电导率，西门子/米)，Elec.Coercivity(电矫顽力)，Elec.Retentivity(电记忆力)，Polarization(电极化强度)。对磁场计算还有Rel.Permeability相对磁导率，MagneticCoercivity磁矫顽力，MagneticRetentivity磁记忆力，Magnetization磁化强度。（5）对非线性材料，点击B-HCurve按钮，定义材料的B-H曲线。（6）对于材料的属性，也可以用函数的方法赋值，具体做法