ANSYS电磁场分析指南第九章3D静态、谐波和瞬态分析节点法
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ANSYS电磁场分析指南（共17章）ANSYS电磁场分析指南第一章磁场分析概述：ANSYS电磁场分析指南第二章2-D静态磁场分析：ANSYS电磁场分析指南第三章２-Ｄ谐波（ＡＣ）磁场分析：ANSYS电磁场分析指南第四章２-Ｄ瞬态磁场分析：ANSYS电磁场分析指南第五章３-Ｄ静态磁场分析（标量法）：ANSYS电磁场分析指南第六章３-Ｄ静态磁场分析（棱边元方法）：ANSYS电磁场分析指南第七章３-Ｄ谐波磁场分析（棱边单元法）：ANSYS电磁场分析指南第八章３-D瞬态磁场分析（棱边单元法）：ANSYS电磁场分析指南第九章3-D静态、谐波和瞬态分析（节点法）：ANSYS电磁场分析指南第十章高频电磁场分析：ANSYS电磁场分析指南第十一章磁宏：ANSYS电磁场分析指南第十二章远场单元：ANSYS电磁场分析指南第十三章电场分析：ANSYS电磁场分析指南第十四章静电场分析（h方法）：ANSYS电磁场分析指南第十五章静电场分析（P方法）：ANSYS电磁场分析指南第十六章电路分析：ANSYS电磁场分析指南第十七章其它分析选项和求解方法：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。
ANSYS电磁场分析报告指南设计
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ANSYS电磁场分析指南第九章3D静态、谐波和瞬态分析节点法
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：EQSLVGUI：Main Menu>Solution>Analysis Options3D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。
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ANSYS电磁场分析指南
ANSYS电磁场分析指南（共17章）ANSYS电磁场分析指南第一章磁场分析概述：ANSYS电磁场分析指南第二章2-D静态磁场分析：ANSYS电磁场分析指南第三章２-Ｄ谐波（ＡＣ）磁场分析：ANSYS电磁场分析指南第四章２-Ｄ瞬态磁场分析：ANSYS电磁场分析指南第五章３-Ｄ静态磁场分析（标量法）：ANSYS电磁场分析指南第六章３-Ｄ静态磁场分析（棱边元方法）：ANSYS电磁场分析指南第七章３-Ｄ谐波磁场分析（棱边单元法）：ANSYS电磁场分析指南第八章３-D瞬态磁场分析（棱边单元法）：ANSYS电磁场分析指南第九章3-D静态、谐波和瞬态分析（节点法）：ANSYS电磁场分析指南第十章高频电磁场分析：ANSYS电磁场分析指南第十一章磁宏：ANSYS电磁场分析指南第十二章远场单元：ANSYS电磁场分析指南第十三章电场分析：ANSYS电磁场分析指南第十四章静电场分析（h方法）：ANSYS电磁场分析指南第十五章静电场分析（P方法）：ANSYS电磁场分析指南第十六章电路分析：ANSYS电磁场分析指南第十七章其它分析选项和求解方法：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。
ANSYSWorkbench基础教程与工程分析详解第九章电磁场分析
2．麦克斯韦第二方程
麦克斯韦第二方程也称为法拉第电磁感应定律：
ANSYS Workbench 基础教程与工程分析详解
JJ G JG JG G ∂D J 其积分形式为： v ∫ E ⋅ d I = −∫s ∂τ ⋅ d S JG JG ∂E 微分形式： ∇ × E = − ∂τ 该式说明：变化的磁场产生电场。即电场不仅由电H1−H2)=Js 或 H1t−H2t=Js n×(E1−E2)=0 H1t=H2t
法向分量的边界条件：
第 电磁场分析
9
章
n×(B1−B2)=0 B1n=B2n − n·(D1 D2)=ρs 或 D1n−H2n=ρs
在工程上求解电磁场问题，实际上就是在确定的边界条件下联合求解上述诸方程。由 微分形式的麦克斯韦方程式可知：时变电场是有旋有散的，时变磁场是有旋无散的。在时 变电磁场中电场与磁场是不可分割的。因此，时变电磁场是有旋有散场。但是在电荷及电 流均不存在的无源区中，时变电磁场是有旋无散的。电场线与磁场线相互交链，自行闭合， 351 从而在空间形成电磁波。此外，时变电场的方向与时变磁场的方向处处互相垂直。 JG JJ G JJ G J G ∂E ∂D ∂H ∂B = = = 0 。那么，上述麦克斯韦方程变 = 对于不随时间变化的静态场有： ∂t ∂t ∂t ∂t 为静电场方程与恒定磁场方程，此时电场与磁场不再相关，而是彼此独立。
350
3．麦克斯韦第三方程
麦克斯韦第三方程也称为电场的高斯定律。 JJ G JJ G 其积分形式为： v ∫ s D ⋅ dS = q JJ G 微分形式： ∇ × D = ρ 该式表明：穿过任何闭合曲面的电通量等于该闭合曲面所包围的静电荷，也表明了电 荷能产生磁场。
4．麦克斯韦第四方程
ANSYS详细全介绍
ANSYS详细全介绍开放、灵活的仿真软件，为产品设计的每一阶段提供解决方案通用仿真电磁分析流体力学行业化分析模型建造设计分析多目标优化客户化结构分析解决方案结构非线性强大分析模块Mechanical显式瞬态动力分析工具LS-DYNA新一代动力学分析系统AI NASTRAN电磁场分析解决方案流体动力学分析行业化分析工具设计人员快捷分析工具仿真模型建造系统多目标快速优化工具CAE客户化及协同分析环境开发平台ANSYS StructureANSYS Structure 是ANSYS产品家族中的结构分析模块，她秉承了ANSYS家族产品的整体优势，更专注于结构分析技术的深入开发。
除了提供常规结构分析功能外，强劲稳健的非线性、独具特色的梁单元、高效可靠的并行求解、充满现代气息的前后处理是她的四大特色。
ANSYS Structure产品功能非线性分析• 几何非线性• 材料非线性• 接触非线性• 单元非线性动力学分析•模态分析- 自然模态- 预应力模态- 阻尼复模态- 循环模态• 瞬态分析- 非线性全瞬态- 线性模态叠加法•响应谱分析- 单点谱- 模态- 谐相应- 单点谱- 多点谱•谐响应分析•随机振动叠层复合材料•非线性叠层壳单元•高阶叠层实体单元•特征- 初应力- 层间剪应力- 温度相关的材料属性- 应力梯度跟踪- 中面偏置•图形化- 图形化定义材料截面- 3D方式察看板壳结果- 逐层查看纤维排布- 逐层查看分析结果•Tsai-Wu失效准则求解器•迭代求解器- 预条件共轭梯度(PCG)- 雅可比共轭梯度(JCG)- 非完全共轭梯度(ICCG)自然模态• 直接求解器- 稀疏矩阵- 波前求解器•特征值- 分块Lanczos法- 子空间法- 凝聚法- QR阻尼法(阻尼特征值)•分布式并行求解器-DDS-自动将大型问题拆分为多个子域，分发给分布式结构并行机群不同的CPU（或节点）求解- 支持不限CPU数量的共享式并行机或机群- 求解效率与CPU个数呈线性提高• 代数多重网格求解器-AMG- 支持多达8个CPU的共享式并行机- CPU每增加一倍，求解速度提高80％- 对病态矩阵的处理性能优越, ,屈曲分析• 线性屈曲分析• 非线性屈曲分析• 热循环对称屈曲分析断裂力学分析• 应力强度因子计算• J积分计算• 裂纹尖端能量释放率计算大题化小•单元技术•子结构分析技术•子模型分析技术设计优化•优化算法- 一阶法•多种辅助工具- 随机搜索法- 等步长搜索法- 乘子计算法- 最优梯度法- 设计灵敏度分析•拓扑优化二次开发特征• ANSYS参数化设计语言(APDL) • 用户可编程特性（UPF）• 用户界面设计语言(UIDL) • 专用界面开发工具（TCL/TK）• 外部命令概率设计系统(PDS)•十种概率输入参数•参数的相关性•两种概率计算方法- 蒙特卡罗法*直接抽样* Latin Hypercube抽样- 响应面法*中心合成*Box-Behnken设计•支持分布式并行计算•可视化概率设计结果- 输出响应参数的离散程度*Statistics* LHistogram* Sample Diagram- 输出参数的失效概率* Cumulative Function* Probabilities- 离散性灵敏度*Sensitivities* Scatter Diagram* Response Surface前后处理(AWE)• 双向参数互动的CAD接口• 智能网格生成器• 各种结果的数据处理• 各种结果的图形及动画显示• 全自动生成计算报告支持的硬软件平台• Compaq Tru64 UNIX • Hewlett-Packard HP-UX • IBM RS/6000 AIX• Silicon Graphics IRIX• Sun Solaris• Windows: 2000,NT,XP• LinuxANSYS MultiphysicsTM MultiphysicsANSYS MultiphysicsTM集结构、热、计算流体动力学、高/低频电磁仿真于一体，在统一的环境下实现多物理场及多物理场耦合的仿真分析；精确、可靠的仿真功能可用于航空航天、汽车、电子电气、国防军工、铁路、造船、石油化工、能源电力、核工业、土木工程、冶金与成形、生物医学等各个领域，功能强大的各类求解器可求解从冷却系统到发电系统、从生物力学到MEMS等各类工程结构。
ANSYS磁力轴承三维电磁场分析教程
外圈空气场
转子内空气场
体迭代
压缩体积编号
赋材料类型，划分网格
7.加边界条件和载荷
Utility menu>select>comp/assembly>create component
创建局部坐标系 utility menu-workplane-local coordinate System-create local cs-at specified loc
移动工作平面
utility menu-workplane-Align wp with-specified coord Sys
建立线圈
显示线圈Utility menu-plotctrls-styቤተ መጻሕፍቲ ባይዱe-size and shape
Utility menu-plot-element
/SOLU D,2,MAG,0 !SOLVE ALLSEL,ALL MAGSOLV,3,,,,,1 FINISH
ANSYS电磁场分析教程
方思源
静态磁场分析分以下五个步骤： 1.创建物理环境 2.建立模型，划分网格，对模型的 不同区域赋予特性 3.加边界条件和载荷（激磁） 4.求解 5.后处理（查看计算结果）
1.过滤图形界面
2.定义工作标题
3.定义单元类型和选项
4.定义材料属性
TB,BH,1,,15 ! 定子上硅钢片的的B-H曲线 TBPT,,40 ,0.5 TBPT,,48,0.6 TB,BH,2,,13 !指定轴上工业纯铁的B-H曲线 TBPT,,56,0.7 TBPT,,200,0.4 TBPT,,67,0.8 TBPT,,220,0.5 TBPT,,80,0.9 TBPT,,260,0.6 TBPT,,100,1 TBPT,,290,0.7 TBPT,,125,1.1 TBPT,,300,0.8 TBPT,,172,1.2 TBPT,,400,1 MP,MURX,3,1 !指定气隙的材料类型 TBPT,,250,1.3 TBPT,,500,1.2 MP,MURX,4,1 !指定空气的材料类型 TBPT,,460,1.4 TBPT,,700,1.3 TBPT,,1020,1.5 TBPT,,800,1.4 TBPT,,3400,1.6 TBPT,,1190,1.5 TBPT,,6400,1.7 TBPT,,1680,1.6 TBPT,,8400,1.74 TBPT,,2800,1.7 TBPT,,10000,1.79 TBPT,,6000,1.8
ansys电磁场仿真分析教程
• 选择 OK
1-20
• 这些平面要求与物理区和材料联系起来 • Preprocessor>-Attributes-Define>Picked Areas
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 OK
1-21
• 加通量平行边界条件 Preprocessor>loads>apply>-magnetic-boundary-flux-par’l
• 选择 OK
1-33
• 进行计算 Solu>-solve-electromagnet>Opt & Solve
• 选择OK
这些适用于用BH 数据来进行的分析，本题将忽略
1-34
• 生成磁力线圈 Postproc>plot results>2D flux
lines • 选择 OK
使用缺省设置，选择OK, （在通常情 况下，可这样做）
A
（1/2）对称模型
1-41
• 半对称模型与全模型比较： – 磁通量密度是相同的 – 线圈上Lorentz 力是相同的 – 贮能为 1/2 – 极面上力为 1/2 – 加载电流密度与全模型相同
简单导磁体的半对称模型
线圈 (象征性的)
1-42
• 沿B-B磁通量垂直边条件需满足 – B-B线上下两边如下参数是相同的 • 几何形状 • 材料性质 – B-B线上下两边励磁相同
• 选择 OK
1-37
第二章 第2节
二维静磁学
1-38
EMAG 模拟的概念
• 模型边界条件有:
– 磁通量垂直
– 磁通量平行
– 周期性对称 *
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06 ANSYS电磁场分析指南-3D——【ANSYS电磁分析资料】
第五章３-Ｄ静态磁场分析（标量法）5.1 在3-D静态磁场分析（标量法）中要用到的单元表1三维实体单元：表2三维界面单元表3三维连接单元表4三维远场单元SOLID96和SOLID97是磁场分析专用单元，SOLID62、SOLID5和SOLID98更适合于耦合场求解。
5.2 磁标量位（MSP）法介绍在磁标量位方法中，可使用三种不同的分析方法：简化标势法(RSP)、差分标势法(DSP)和通用标势(GSP)法。
·若模型中不包含铁区，或有铁区但无电流源时，用RSP法。
若模型中既有铁区又有电流源时，就不能用这种方法。
·若不适用RSP法，就选择DSP法或GSP法。
DSP法适用于单连通铁区，GSP法适用于多连通铁区。
5.2.1 单连通区与多连通区单连通铁区是指不能为电流源所产生的磁通量提供闭合回路的铁区，而多连通铁区则可以构成闭合回路。
参见图1(a)、(b)“连通域”。
数学上，通过安培定律来判断单连通区或是多连通区，即磁场强度沿闭合回路的积分等于包围的电流（或是电动势降MMF）。
因为铁的磁导率非常大，所以在单连通区域中的MMF降接近于零，几乎全部的MMF降都发生在空气隙中。
但在多连通区域中，无论铁的磁导率如何，所有的MMF降都发生在铁芯中。
5.3 3-D静态磁标势分析的步骤该分析类型与2－D静态分析的步骤基本一样：1.建立物理环境2.建模、给模型区域赋属性和分网格3.加边界条件和载荷（激励）4.用RSP、DSP或GSP方法求解5.观察结果5.3.1创建物理环境首先设置分析参数为“Magnetic-Nodal”，并给出分析题目。
然后用ANSYS前处理器定义物理环境包含的项目。
即单元类型、KEYOPT选项、材料特性等。
3D分析的大部分过程与2D分析一致，本章下面部分介绍3D分析中要特殊注意的事项。
· SOLID96单元可为模型所有的内部区域建模，包括：饱和区、永磁区和空气区（自由空间）。
ANSYS教程：ANSYS电磁场分析
ANSYS教程：ANSYS电磁场分析静态磁场分析：用于分析不随时间变化的磁场，主要包括三类情况：用磁场的磁场，稳恒电流产生的磁场，匀速运动的导体所产生的磁场。
对于三位静态磁场分析，ansys程序采用了两种方法：标量势法（scalar method）和单元边法（edge-based-method），其中标量势法根据其标量势方程的不同又可分为三种不同的标量势分析方法：简化标量势法（RSP）、微分标量势法（DSP）和广义标量势法（GSP）。
使用单元边法时，电流源是作为整个系统的一部分一起进行网格划分的，由此使用该方法不仅能计算常规物流量（如磁场、磁动势等），还能计算诸如焦耳热损、洛伦兹力等。
根据以下原则选择不同的分析方法：当所分析的问题中不含铁芯区域或虽含铁芯区域但不含电流源时，采用RSP法，在含有铁芯和电流源的模型分析中通常不使用RSP 法。
对于“单连通”铁芯区域模型，使用DSP法，对于“多连通”铁芯区域模型，使用GSP法。
单连通区域指的是带有空气隙的磁路不封闭的铁芯系统，没有空气隙的则为磁路封闭多连通铁芯区域系统。
对于非连续介质模型一般采用单元边法进行求解。
提示：单元边法中使用的单元的节点自由度矢量磁势是沿单元边切向积分的结果，其求解精度高于标量势法的求解精度。
单元边法不仅适用于三维静态磁场分析中，也适用于三维谐性和瞬态磁场分析中。
1 电磁场分析中的默认单位制为MKS单位制，即米、安培和秒。
可以定义其他的单位制：main menu/preprocessor/material props/electromag units2 电磁场分析中大多材料的磁性能可以从ansys程序的材料库中读入，用于也可以自己定义材料性能，方法如下：2.1 定义路径main menu/preprocessor/material props/material library/library path2.2 读入材料参数main menu/preprocessor/material props/material library/import librarymain menu/preprocessor/loads/load step opts/change mat props2.3 修正材料参数main menu/preprocessor/material props/material library/export library2.4 定义材料B-H曲线main menu/preprocessor/material props/material models/electomagnetics/BH curve2.5 在模型上施加电流密度载荷main menu/preprocessor/loads/define loads/apply/magnetic/excitation/current density/on elements2.6 施加电压载荷main menu/preprocessor/loads/define loads/apply/magnetic/excitation/volt drop/on elements2.7 进行求解main menu/solution/solve/electromagnet/static analysis/opt&solv2.8 退出求解器main menu/finish谐性磁场分析：用于分析激励源按正弦或余弦规律变化的磁场问题，如变压器、感应式电机，感应加热炉等电磁装置引发的磁场均属于谐性磁场问题。
Ansys电磁场分析简介
ANSYS磁场分析的类型（续2）
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，用基于单元边的方法。这种方法适用 于大部分瞬态磁场分析。 3-D静态磁场分析，基于节点，用矢势法。 3-D谐波磁场分析，基于节点，用矢势法。 3-D瞬态磁场分析，基于节点，用矢势法。
7、什么是磁标势法
可用来分析以下设备
电力发电机 变压器 螺线管 电动机 磁成像系统 回旋加速器 磁悬浮装置 图像显示设备传感器
磁带和磁盘驱动器 波导 谐振腔 开关 天线辐射 滤波器 等离子体装置 电解槽
用于Ansys电磁场分析的有限元公式由磁场的Maxwell 方程组导出，通过将标量势或边界通量引入Maxwell方 程组中考虑其电磁性质关系，就可以开发出适合于有 限元分析的方程组。
工程问题
搜集相关资料 决定分析项目 获取材料的机械性质及几何条 件、外力、边界条件 建立有限元模型 材料性质 几何形状的定义 元素切割的产生 加边界条件 加负荷条件 加时间变化情形 分析 分析结果显示与打印 不合理 不合理 结果研判 合理 提出改进方法 问题解决或得到最佳设计 解题程序 Solution 后置处理 Post processing
ANSYS电场分析功能可用于研究电场的三方面的问题：电流传导、静电分析和电路分析。 感兴趣的物理量包括电流密度、电场强度、电势分布、电通量密度、传导产生的焦耳热、贮能、力、电容、电 流以及电势降等。 主要优点之一是耦合场分析功能。磁场分析的耦合场载荷可被自动耦合到结构、流体和热单元上。此外在对电 路耦合器件的电磁场分析时，电路可被直接耦合到导体或电源，同时也计及运动的影响。
有限元方法
ansys全谐波求解方法
ansys全谐波求解方法ANSYS 全谐波求解方法ANSYS是一种广泛应用于工程领域的有限元分析软件，它可以用来模拟和分析各种结构和系统的物理行为。
其中的全谐波求解方法广泛应用于电磁场、声学、结构力学等领域，能够帮助工程师和科学家更好地理解和优化系统的性能。
本文将一步一步地介绍ANSYS全谐波求解方法的原理和应用。
第一步：建立模型在进行全谐波求解之前，首先需要建立符合实际系统的模型。
这可以通过ANSYS软件的建模工具来完成，如Mechanical APDL（ANSYS Parametric Design Language）或Workbench。
根据具体的应用领域选择并建立适当的模型，确保模型能够准确描述系统的几何形状和材料属性。
第二步：定义物理特性在模型建立完成后，需要定义物理特性，包括材料属性、边界条件和激励条件等。
对于电磁场问题，需要定义介电常数、磁导率和电导率等材料属性；对于声学问题，需要定义材料的声速和密度等特性。
同时，还需设置适当的边界条件和激励条件，确保模型的准确性和可靠性。
第三步：选择求解器在进行全谐波求解之前，需要选择合适的求解器。
ANSYS中提供了多种求解器，如Transient Solvers（随时间变化的求解器）和全谐波求解器。
全谐波求解器可以用于求解周期性激励下的响应，对于周期性变化的问题具有较好的适用性。
第四步：设置全谐波求解参数在进行全谐波求解之前，还需要设置合适的求解参数。
这些参数包括谐波次数、频率范围和采样点数等。
谐波次数指的是需要计算的谐波分量的次数，频率范围指的是需要计算的谐波分量的频率范围，采样点数指的是在频率范围内选取的离散频率点数。
选择适当的参数可以在保证计算精度的前提下降低计算复杂度和计算时间。
第五步：运行全谐波求解设置好求解参数后，可以运行全谐波求解。
ANSYS会根据设置的参数计算系统的全谐波响应，并将结果保存在相应的文件中。
在求解过程中，ANSYS会将输入信号展开为一系列谐波分量，并计算每个谐波分量的响应。
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ANSYS电磁场分析指南（共17章）ANSYS电磁场分析指南第一章磁场分析概述：ANSYS电磁场分析指南第二章2-D静态磁场分析：ANSYS电磁场分析指南第三章２-Ｄ谐波（ＡＣ）磁场分析：ANSYS电磁场分析指南第四章２-Ｄ瞬态磁场分析：ANSYS电磁场分析指南第五章３-Ｄ静态磁场分析（标量法）：ANSYS电磁场分析指南第六章３-Ｄ静态磁场分析（棱边元方法）：ANSYS电磁场分析指南第七章３-Ｄ谐波磁场分析（棱边单元法）：ANSYS电磁场分析指南第八章３-D瞬态磁场分析（棱边单元法）：ANSYS电磁场分析指南第九章3-D静态、谐波和瞬态分析（节点法）：ANSYS电磁场分析指南第十章高频电磁场分析：ANSYS电磁场分析指南第十一章磁宏：ANSYS电磁场分析指南第十二章远场单元：ANSYS电磁场分析指南第十三章电场分析：ANSYS电磁场分析指南第十四章静电场分析（h方法）：ANSYS电磁场分析指南第十五章静电场分析（P方法）：ANSYS电磁场分析指南第十六章电路分析：ANSYS电磁场分析指南第十七章其它分析选项和求解方法：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。
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ANSYS电磁场分析指南（共17章）ANSYS电磁场分析指南第一章磁场分析概述：ANSYS电磁场分析指南第二章2-D静态磁场分析：ANSYS电磁场分析指南第三章２-Ｄ谐波（ＡＣ）磁场分析：ANSYS电磁场分析指南第四章２-Ｄ瞬态磁场分析：ANSYS电磁场分析指南第五章３-Ｄ静态磁场分析（标量法）：ANSYS电磁场分析指南第六章３-Ｄ静态磁场分析（棱边元方法）：ANSYS电磁场分析指南第七章３-Ｄ谐波磁场分析（棱边单元法）：ANSYS电磁场分析指南第八章３-D瞬态磁场分析（棱边单元法）：ANSYS电磁场分析指南第九章3-D静态、谐波和瞬态分析（节点法）：ANSYS电磁场分析指南第十章高频电磁场分析：ANSYS电磁场分析指南第十一章磁宏：ANSYS电磁场分析指南第十二章远场单元：ANSYS电磁场分析指南第十三章电场分析：ANSYS电磁场分析指南第十四章静电场分析（h方法）：ANSYS电磁场分析指南第十五章静电场分析（P方法）：ANSYS电磁场分析指南第十六章电路分析：ANSYS电磁场分析指南第十七章其它分析选项和求解方法：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。
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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：EQSLVGUI：Main Menu>Solution>Analysis Options3D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：/SOLUGUI：Main Menu>Solution3-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：如果用INFIN111号单元表示模型无限远边界，则不用定义远场为0的边界条件。
用CE或CP命令或者相应的等效路径施加周期性或者循环对称条件。
对于外加磁场，定义不为0的各个分量AX，AY，AZ。
给单元组件加Maxwell表面和虚位移标志可参见第二章中的说明。
电压降（VLTG）用这些载荷定义绞线圈电压降。
在MKS单位制中，VLTG单位是伏特，电压降载荷只对使用了AX，AY，AZ，CURR自由度的SOLID97单元有效。
要得到正确的解，必须藕合导体所有节点的CURR自由度。
，Y，Z））电流段加节点电流载荷，在MKS制中，电流段单位为安培-米。
见第二章中的说明。
加电流到源导体，在MKS制中，电流密度JS单位为安/米2。
由于电磁分析的连续方程必须满足，所以此处施加的源电流密度必须是无散度的，这一点必须得到保证，如果有误，则SOLID97单元会解算出错误结果，并且不给出任何警告信息！在某些情况下，源电流密度的幅值和方向都是恒定的，自然满足无散度条件，此时就可用下面描述的BFE命令施加电流。
在其它很多复杂情况下，源电流密度的分布事先是不知道的，此时就需要先执行一个静态电流传导分析（见第13章），一旦确定下电流，就可以用LDREAD命令将其读入磁场分析中。
见第二章中的说明。
用工具条中的SAVE_DB按钮来备份数据库，如果计算机出错，可以方便的恢复需要的模型数据。
恢复模型时，用下面的命令：命令：RESUMEGUI:Utility Menu>File>Resume Jobname.db对非线性分析，求解分为二步：1.将载荷以斜坡加载的方式加到3到5个子步上去，每个子步用一次平衡迭代；2.在一个子步中求得最终解，这个子步需10次平衡迭代。
通过下面的命令完成：命令：MAGSOLV（将OPT域设为零）GUI：Main Menu>Solution>-Solve-Electromagnet>-Static Analysis-Opt &Solv离开求解器：命令：FINISHGUI:Main Menu>Finish9.1.8 计算电感矩阵和磁链使用LMATRIX宏命令可以计算线圈系统的微分电感矩阵和每个线圈的总磁链:命令：LMATRIXGUI：Main Menu>Solution>-Solve-Electromagnet>-Static Analysis-InductMatrix计算电感矩阵需要几个步骤，首先将线圈单元定义为部件，定义名义电流，然后在工作点执行一次名义求解，第11章有详细介绍。
9.2 后处理ANSYS和ANSYS/Emag程序将3D静态磁场分析的数据结果写入到Jobname.RMG文件中，结果数据包括：主数据：节点自由度（AX,AY,AZ,CURR）导出数据：·节点磁通量密度（BX,BY,BZ,BSUM）·节点磁场强度（HX,HY,HZ,HSUM）·节点磁力（FMAG: X,Y分量和SUM）·节点感生电流段（CSGX,CSGY,CSGZ）·单元源电流密度（JSX,JSY,JSZ）·单位体积生成的焦耳热（JHEAT）·等等。
进入通用后处理器/POST1，进行下列后处理操作：命令：/POST1GUI: Main Menu>General Postproc9.2.1 从结果文件中读入数据3-D矢量分析得不到通量线(磁力线)，但可利用磁通密度矢量显示来观察通量路径。
详见第二章。
在《ANSYS基本过程指南》的第5章和第12章中还详细介绍了怎样以图形的方式显示带电粒子在磁场中的轨迹对于载压和载流线圈，可以计算线圈电阻和电感。
每个单元都存储有电阻和电感值，对这些值求和就得到导体模型区的总电阻和总电感。
这通过单元表来实现，先选择导体单元，再用ETABLE, tablename, NMISC, n命令或它的等效菜单路径（n=16为电阻，17为电感），最后用SSUM命令或它的等效菜单路径对这些数据进行求和。
对于载压线圈（SOLID97的KEYOPT(1)=2）或电路耦合线圈（SOLID97的KEYOPT(1)=3）所计算的电感值仅在下列情况有效：·线性问题（导磁率为常数）；·模型没有永磁体；·模型只有一个线圈。
由多线圈组成的系统采用LMATRIX宏来计算微分电感矩阵和每个线圈的总磁链。
LMATRIX 宏的详情参见11章。
可以从后处理数据中计算许多其它感兴趣的项（例如总力、力矩、源输入能、电感、磁链和端电压）。
ANSYS为这些计算提供了如下宏命令：·EMAGERR宏：计算静电场或电磁场分析中的相对误差。
·FLUXV宏：计算通过一条封闭曲线的通量。
·FMAGSUM宏：对单元组件上电磁力求和。
·MMF宏：计算沿一条路径的磁动势。
·SENERGY宏：确定存储的磁能或共能。
这些宏更详细讨论见第十一章“磁宏”9.3 节点法（MPV）3D谐波磁场分析像ANSYS分析的其他类型一样，谐波磁分析要定义物理环境、建模、加载和求解、然后观察结果。
3 -D谐波磁分析的大部分过程都与2 -D谐波分析过程类似。
9.4建立3 -D谐波磁分析的物理环境除了以下将要描述的内容外，节点法3-D谐波分析的过程与第二章内所描述的过程类似。
节点法3 -D谐波分析使用SOLID62、SOLID97和CIRCU124单元。
在ANSYS基本分析过程指南和ANSYS建模和分网指南中对模型的建立有详细的介绍。
当你定义材料性质时，通常使用在第2章中所讨论的相同方法，即使用ANSYS材料库中现存的材料性质或ANSYS用户自定义的材料性质。
当进行一个节点法3-D谐波分析时，ANSYS程序提供一些选项来控制导体上终端条件。
这些选项包括在导体区增加不同的自由度（DOFs）。
在节点法3-D分析中，对于导体和终端，存在二种自由度选项：AX，AY，AZ，VOLT选项具有AX、AY、AZ、VOLT自由度设置的导体能模拟短路和开路二种情况。
VOLT自由度表示时间积分电势。
使用这种自由度设置，建立合适的感应（涡流）电流方向，电流将平行于未定义的导体边界和垂直于等电势边界流动。
可按下述方式建立短路条件：·在导体对称平面定义VOLT=0，这表示没有网路电位。
·对不接入电路的3-D结构，在一个节点处设置VOLT=0。
·赋予合理的磁通量平行或垂直边界条件。
可按下述方式建立开路条件：·对于对称结构，在一个平面设置VOLT=0，在另一个平面耦合所有节点。
·对于一般3-D结构，在一个节点设置VOLT=0。
·赋给合理的磁通量平行或垂直边界条件。
要模拟一个载流块状导体，可“切割”该导体，并在一个切割面设置VOLT=0，然后在另一面耦合VOLT自由度，且在一个节点输入励磁电流：命令：F，，AMPSGUI：Main Menu>Solution>-Loads-Apply>Electric-Excitation>-Impressed Curr-AX，AY，AZ，CURR选项AX，AY，AZ，CURR选项类似于2-D的 AZ+CURR选项。
在3-D分析中用它模拟一个电压供电绕线导体，CURR自由度表示线圈绕组每匝电流。
只有SOLID97单元可以模拟载压绕线圈，这种单元必须定义实常数来表征绕线导体。
大部分实常数的描述可参见第2章“2-D静磁分析”和第5章“3-D静磁分析（标量法）”。
在3-D分析中，还可定义下列线圈常数：·CARE（线圈截面积，它表示绕线圈的真实物理截面积）·TURN（线圈总匝数，它表示绕线圈绕组的总匝数）·VOLU（模型导体体积（并非真实体积，只是建立了分析模型的那部分体积））·DIRX，DIRY，DIRZ（表示电流流向的单位矢量）·CSYM（对称系数，它乘以VOLU就可得到实际的线圈体积）这些实常数的描述可参见图2：（1/8线圈模型）注意：线圈截面部分不能改变，通过用ESYS命令（Main Menu>Preprocessor> - Modeling -Create>Elements>Elem Attributes）定义单元坐标系的方式来简化电流方向的定义。