有限元ansys电磁场分析详解第二章-1

2.1-2
• • • •
模拟由3个区域组成 模拟由 个区域组成 衔铁区: 导磁率为常数（ 衔铁区 导磁材料 导磁率为常数（即线 性材料） 性材料） 线圈区: 线圈可视为均匀材料. 线圈区 线圈可视为均匀材料 空气区:自由空间 空气区 自由空间 (µr = 1) .
衔铁
线圈
用 ANSYS/Emag进行电磁场分析
“所选取的线” 所选取的线
用 ANSYS/Emag进行电磁场分析
2.1-17
• •
生成有限元网格 利用智能尺寸选项来控制网格大小 Preprocessor>-Meshing-Size Cntrls>-smartsize-basic
• 选择 选择OK
用 ANSYS/Emag进行电磁场分析
2.1-18
2.1-3
性质 柱体: 柱体 µr = 1000 线圈: 线圈 µr = 1 匝数: 2000 匝数 (整个线圈 整个线圈) 整个线圈 空气: 空气 激励 µr = 1
Y
材料号 2
衔铁 长度=35 长度
材料号3 材料号
线圈励磁为直流电流: 线圈励磁为直流电流 2 安 培 Coil 模型 轴对称 单位 (mm) X
•
Preproc>-Meshing-Mesh>-Areas-Free> 在选取框内选择ALL 在选取框内选择 选择OK 选择 打开绘制单元的材料属性 Utility>PlotCtrls>Numbering
•
• 选择 OK
用 ANSYS/Emag进行电磁场分析
2.1-19
• •
力边界条件标志需要单元部件， 名称” 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 Utility>select>entities
第二章 第1节 节
二维静磁学
应用: 应用: 简单直流致动器
• 问题描述 – 2个实体园柱铁芯，中间被 个实体园柱铁芯， 个实体园柱铁芯 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
用 ANSYS/Emag进行电磁场分析
用 ANSYS/Emag进行电磁场分析
2.1-21
•
使单元与衔铁组件联系起来 Utility>Select>Comp/Assembly>Create Component
• 选择 OK
用 ANSYS/Emag进行电磁场分析
2.1-22
•
加力边界条件标志 Preprocessor>Loads>Apply>-Magnetic-Flag>Comp Force
• 选择 OK
• 选择 OK (退出材料数据输入菜单） 退出材料数据输入菜单） 退出材料数据输入菜单
用 ANSYS/Emag进行电磁场分析
2.1-11
•
建立衔铁面 Preprocessor>Create>Rectangle>By Dimensions
利用TAB 利用 键移动输 入窗口
• 选择Apply (重复显示和输入 重复显示和输入) 选择 重复显示和输入 • 建立线圈面
• 选择 OK
用 ANSYS/Emag进行电磁场分析
2.1-32
对于没有明确定义属性 的面，其属性缺省为1 的面，其属性缺省为
• 选择 OK
用 ANSYS/Emag进行电磁场分析
2.1-15
• •
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 在选择对话框里）点取 材料号窗口输入3 材料号窗口输入
• •
生成磁力线圈 Postproc>plot results>2D flux lines 选择 OK
使用缺省设置，选择 使用缺省设置，选择OK, （在通常情 况下，可这样做） 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
用 ANSYS/Emag进行电磁场分析
2.1-30
•
计算力 Postproc>Elec&Mag Calc>Comp. Force
必须用鼠标选取
• 选择 OK
衔铁上力是在总体坐 标系下表示的， 标系下表示的，此力 的方向为使气隙缩小
用 ANSYS/Emag进行电磁场分析
2.1-31
•显示总磁通密度值 (BSUM) 显示总磁通密度值 Postproc>Plot Results>Nodal Solution
用 ANSYS/Emag进行电磁场分析
2.1-7
• • • • •
模拟模型的轴对称形状 选择Options（选项） （选项） 选择 Element behavior（单元行为） （单元行为） 选择 Axisymmetric（轴对称） （轴对称） 选择OK 选择
用 ANSYS/Emag进行电磁场分析
2.1-5
•
设置预选过滤掉其它应用的菜单 Main menu>preferences
• 选择OK 选择
用 ANSYS/Emag进行电磁场分析
2.1-6
•
定义所有物理区的单元类型为 PLANE53 Preprocessor>Element type>Add/Edit/Delete
• • •
选择 Add 选择磁矢量和8节点 号单元 选择磁矢量和 节点53号单元 节点 选择 OK
• 选择 OK
用 ANSYS/Emag进行电磁场分析
2.1-28
•
进行计算 Solu>-solve-electromagnet>Opt & Solve
• 选择 选择OK
这些适用于用BH 数据来进行的分析，本题将忽略 数据来进行的分析， 这些适用于用
用 ANSYS/Emag进行电磁场分析
2.1-29
现在这些平面被连接了， 现在这些平面被连接了，因此 当生成单元时， 当生成单元时，各区域将共享 区域边界上节点
这种操作后， 这种操作后，原先平面被删除 ，而新的平面被重新编号
用 ANSYS/Emag进行电磁场分析
2.1-14
• • • •
这些平面要求与物理区和材料联系起来 Preprocessor>-Attributes-Define>Picked Areas 用鼠标点取衔铁平面 选择OK (在选取框内） 在选取框内） 选择 在选取框内 材料号窗口输入2 材料号窗口输入
• 点 OK
用 ANSYS/Emag进行电磁场分析
2.1-16
• • •
加通量平行边界条件 Preprocessor>loads>apply>-magnetic-boundary-flux-par’l 选On Lines并选取相应的线 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 未划分单元前， 上这种边界条件
• 选择 Apply
用 ANSYS/Emag进行电磁场分析
2.1-12
•
建立空气面
• 选择 OK
到了这步， 到了这步，建立了全部 平面， 平面，但它们还没有连 接起来. 接起来
衔铁 线圈
用 ANSYS/Emag进行电磁场分析
2.1-13
• •
用Overlap迫使全部平面连接在一起 迫使全部平面连接在一起 Preprocessor>Operate> Overlap>Areas 按Pick All
用 ANSYS/Emag进行电磁场分析
2.1-4
•
建模 – 设置电磁学预选项（过滤器） 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
用 ANSYS/Emag进行电磁ห้องสมุดไป่ตู้分析
• 选择 OK
用 ANSYS/Emag进行电磁场分析
2.1-24
• •
给线圈平面施加电流密度 选择线圈平面 Utility>Select>Entity
• 选择 选择OK ( 实体选择框 实体选择框) • 选择线圈平面 • 选择 OK (选取框内 选取框内) 选取框内
用 ANSYS/Emag进行电磁场分析
2.1-9
•
定义衔铁为2号材料 定义衔铁为 号材料
• 选择 选择OK
• 选择 Apply (自动循环地选择下一个材料号） 自动循环地选择下一个材料号） 自动循环地选择下一个材料号
用 ANSYS/Emag进行电磁场分析
2.1-10
•
定义线圈为3号材料 自由空间导磁率 自由空间导磁率， 定义线圈为 号材料 (自由空间导磁率，MURX=1)
2.1-25
• • •
激励线圈要求电流密度，故要得到线圈截面积 激励线圈要求电流密度，故要得到线圈截面积. Preprocessor>Operate>Calc Geometric Items>Of Areas 选择OK 选择 要用线圈面积来计算电流密度，将线圈面积赋予参数CAREA 要用线圈面积来计算电流密度，将线圈面积赋予参数 Utility>Parameter>Get Scalar Data
用此选项在图形窗 口中选择平面
再次选择用APPLY 再次选择用
• 一旦衔铁已选好，选择OK (在选取框内） 一旦衔铁已选好，选择 在选取框内） 在选取框内
用 ANSYS/Emag进行电磁场分析
2.1-20
•
选择与已选平面相对应的单元
用“面”
衔铁单元
• 选择 OK • 图示衔铁单元 Utility>plot>elements
• 选择 OK
用 ANSYS/Emag进行电磁场分析
2.1-26
•
下面窗口输入面积的参数名， 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） 去掉面号（如果有的话）
这相应于几何面积总和
• 选择 OK
用 ANSYS/Emag进行电磁场分析
2.1-27
• •
把电流密度加到平面上 Preprocessor>Loads>Apply>Excitation>On Areas (因为只激活了线圈平面，可在选取框内选择 因为只激活了线圈平面， 因为只激活了线圈平面 可在选取框内选择Pick All） ）
2.1-8
• •
定义材料 Preprocessor>Material Props>Isotropic 定义空气为1号材料 定义空气为1号材料(MURX = 1)
• 选择 选择OK
• 选择 Apply (自动循环地定义下一个材料号） 自动循环地定义下一个材料号） 自动循环地定义下一个材料号
用 ANSYS/Emag进行电磁场分析
• 选择 选择OK
即使只有一种选项， 即使只有一种选项，也要 鼠标选取
• 施加两个标志，用两个不同的方法来计算力 施加两个标志， – Maxwell’s 应力张量 – 虚功
用 ANSYS/Emag进行电磁场分析
2.1-23
• • •
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（ 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 Utility>Select>Everything 缩放平面-不用拷贝 缩放平面 不用拷贝 Preproc>operate>scale>areas