最新ANSYS电磁场分析指南第一章磁场分析概述汇总
ANSYS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。
ANSYS电磁场分析报告指南设计
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。
有限元ansys电磁场分析详解PPT课件
• 选择OK
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• 重复这些步骤，定义定子磁体材料3
• 为转子磁体平行磁化方向定义11号局部坐标系 • 水平方向反时针30度（总体坐标+X 轴） • 局部坐标系原点与总体坐标系一致 Utility>workplane>local coord. systems>create local CS>at specified location
• 选择 OK • 与前面一样重新设置衔铁的关联 • 对除有约束方程的节点外的所有外部节点重新施加平行条件 • 执行求解
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• 显示磁通密度和磁力线迭加图 – 由于衔铁位置改变，磁力线随 着变化 – 定子内最大磁密BSUM增大 – 模型交界处磁场连续
BSUM (T)
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谢谢您的观看！
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2.5-33
第17页/共33页
• 模拟有许多磁极的电机，周期性边界 条件非常有用
• 右图显示的是一个10极永磁电机
• 模拟转子的运动。当转子转动时，电 流会变化。
• 定子槽内显示电流密度
• 本模型也允许转子和定子相互独立
• 观看动画，可执行动画文件:
mach2d.avi
定子
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转子
约束方程—不相同网格
• 将定子一侧边界上的节点建立组件. • 选择定子模型边界上线段 • 选择STATOR组件 • 再选择边界上线段 • 选择所选线段上的全部节点 • 建立单节点组件CE_N
第22页/共33页
定子内半径 全部节点
• 选择衔铁组件ARMATURE • 选择节点组件 CE_N • 应用约束方程生成器
Preproc>coupling/ceqn>adjacent regions
01-Ansys电磁场分析简介.
9,什么是基于单元边的分析? ,什么是基于单元边的分析? 基于单元边的方法只能用3-D分析,而不能用于2-D分分析,而不能用于基于单元边的方法只能用分析分对大多数3-D谐波分析和瞬态分析都推荐使用这种析,对大多数谐波分析和瞬态分析都推荐使用这种方法.基于单元边的方法中的自由度与单元边有关系, 方法.基于单元边的方法中的自由度与单元边有关系, 而与单元节点没关系.它提供了3-D 低频静态和动态电而与单元节点没关系.它提供了低频静态和动态电磁场的求解能力. 磁场的求解能力. 这种方法同基于节点的矢势法相比计算更精确. 这种方法同基于节点的矢势法相比计算更精确.特别是当模型中有铁区存在的时候. 是当模型中有铁区存在的时候.但在下列情况下要用矢势法: 矢势法: 当模型中存在着运动效应和电路耦合时;B ;B当模型 A当模型中存在着运动效应和电路耦合时;B当模型要求电路和速度效应时;C当模型中的单元存在着碶 ;C当模型中的单元存在着要求电路和速度效应时;C当模型中的单元存在着碶型退化时;D当所分析的模型中没有铁区时. ;D当所分析的模型中没有铁区时型退化时;D当所分析的模型中没有铁区时.。
Ansys基础教程
Create > -Lines- Lines
Create > -Lines- Arcs
Create > -Lines- Splines
L,k1,k2
L,k1,k2,k3,radius
面
• 用由下向上的方法生成面时, 需要的关键点或线必须已经定义。 （A——关键点〔顺序〕、AL——线）
可以根据模型形状选择最佳建模途径.
下面详细讨论建模途径。
实体建模 B. 自顶向下建模
• 自顶向下建模: 首先建立高级图元（体或 面）,对这些高级图元（体或面）按一定规 则组合得到最终需要的形状.
• 开始建立的体或面称为图元。 • 生成一种体素时会自动生成所有的从属于
该体素的较低级图元。 • 对几何图元进行组合计算形成最终形状的
ANSYS教程
ANSYS 结构分析
第一章 ANSYS主要功能与模块
• ANSYS是世界上著名的大型通用有 限元计算软件, 它包括热、电、磁、流体和 结构等诸多模块, 具有强大的求解器和前、 后处理功能, 为我们解决复杂、庞大的工程 项目和致力于高水平的科研攻关提供了一 个优良的工作环境, 是一个开放的软件, 支 持进行二次开发。 • 目前主流版本12.0,13.0,14.0,14.5
一、主要功能简介
• 1. 结构分析
• 1） 静力分析 – 求解静力载荷作用下结 构的位移和应力等. 可以考虑结构的线性及 非线性行为。
• ● 线性结构静力分析 （linear）
• ● 非线性结构静力分析 （nonlinear）
•
♦ 几何非线性: 大变形、大应变、
应力强化、旋转软化
•
♦ 材料非线性: 塑性、粘弹性、粘
(整理)ANSYS Workbench 14.0超级学习手册(第1章).
第1章ANSYS Workbench 14.0概述本章从总体上对ANSYS Workbench 14.0自带软件包括结构力学模块、流体力学模块等进行概述，同时对ANSYS Workbench 14.0最新整合的其他模块进行简单介绍，其中包括低频电磁场分析模块Ansoft Maxwell、多领域机电系统设计与仿真分析模块Ansoft Simplorer、疲劳分析模块nCode及复合材料建模与后处理模块ACP等。
同时，本章还以SolidWorks 软件为例，介绍Workbench 14.0与常见的CAD软件进行集成的步骤及方法。
学习目标：（1）了解ANSYS Workbench软件各模块的功能；（2）掌握ANSYS Workbench软件与SolidWorks软件的集成设置；（3）掌握ANSYS Workbench平台的常规设置，包括单位设置、外观颜色设置等。
1.1 ANSYS软件简介ANSYS提供广泛的工程仿真解决方案，这些方案可以对设计过程要求的任何场进行工程虚拟仿真。
全球的诸多组织都相信ANSYS为它们的工程仿真软件投资带来最好的价值。
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、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。
软件主要包括3个部分：前处理模块，分析计算模块和后处理模块。
（1）前处理模块提供了一个强大的实体建模及网格划分工具，用户可以方便地构造有限元模型。
（2）分析计算模块包括结构分析（线性分析、非线性分析和高度非线性分析）、流体动力学分析、电磁场分析、声场分析、压电分析以及多物理场的耦合分析，可模拟多种物理介质的相互作用，具有灵敏度分析及优化分析能力。
（3）后处理模块可将计算结果以彩色等值线显示、梯度显示、矢量显示、粒子流迹显示、立体切片显示、透明及半透明显示（可看到结构内部）等图形方式显示出来，也可将计算结果以图表、曲线形式显示或输出。
ANSYSWorkbench电磁场分析例子ppt课件
© 2004 ANSYS, Inc.
ANSYS, Inc. Proprietary
Enclosure Symmetry
•Feature: The Enclosure feature now supports symmetry models when the enclosure shape is a box or a cylinder: • Up to 3 three symmetry planes can be specified. • Full or partial models can be included in the Enclosure. • During the model transfer from DesignModeler to Simulation, the enclosure feature with symmetry planes forms two kinds of named selections: • Open Domain • Symmetry Plane
• Benefits: Very easy to use, rapid creation of coil windings.
© 2004 ANSYS, Inc.
ANSYS, Inc. Proprietary
Winding Bodies
Tangent orientation vector (blue arrow) defines direction of current.
• Coils may have different radii between IN & OUT slots • Multiple coils may be stacked in the same slot
ANSYS电磁场分析
2.2.8 建立有限元模型——实体建 模
2.2 建立有限元模型
2.2.6 定义材料属性
实例2-1 定义单元类型，材 料属性
2.2 建立有限元模型
2.2.7 建立有限元模型——直接建 模
实例2-2 两端固定杆件建模
2 结构场分析
2.3.1 网格 控制
1
2.3.2 网格 产生
2
2.3 划分网格
2.4 加载负载
6.1 ANSYS电磁场求解及结果查 看概述
6.2 磁场负载
6.2. 1永 磁铁
6.2.2 矢量磁
位
6.2.3 磁场激
励
6.2.4 磁场标
识
6.2.5 麦 克斯韦面 （MXW
F）
6.2.6 磁 虚位移
（MVDI）
实例6-1 永 磁铁建模和
加载
6.3 电场负载
实例6-2 二维带小孔平行 板电容
6.3.5 无限表 面标识 （INF）
5.3.4 映射网格默认单元 大小
实例5-2 带小孔矩形网格划 分控制
5.4 自由网格和映射网格控制
5.4.1 面的映射网格划分 5.4.2 体的映射网格划分
实例5-3 正五边形网格划分
5 网格化有限元模型的建立
5.5.1 产生点单 元
5.5.3 产生面单 元
5.5.2 产生线单 元
5.5.4 产生体单 元
4 电磁场实体建模
4.2 工作平面
4 电磁场实体建模
4.3 群组命令介绍
4.4 自底向上建模
4.4.1 关键点
4.4.2 硬点
4.4.3 线
实例4-1 马蹄形磁铁 建模
4.4.4 面
4.4.5 体
ANSYS有限元分析入门与应用指南
ANSYS有限元分析入门与应用指南第一章：ANSYS有限元分析概述ANSYS是一种常用于工程领域的有限元分析软件，主要用于对各种结构进行力学分析、流体动力学分析、热传导分析等。
本章将对ANSYS的基本原理、工作流程和应用领域进行介绍。
1.1 ANSYS的基本原理ANSYS基于有限元方法，将实际结构或系统离散为有限数量的单元，通过对单元进行各种物理特性的分析，最终得到整个结构的行为。
有限元方法是一种数值分析方法，可以有效解决传统方法难以处理的复杂问题。
1.2 ANSYS的工作流程ANSYS的工作流程包括几个关键步骤：前处理、求解和后处理。
前处理阶段主要负责模型的建立和单元网格的划分，求解阶段进行物理场的计算和求解，后处理阶段对结果进行可视化和分析。
1.3 ANSYS的应用领域ANSYS可应用于各个工程领域，如固体力学、流体力学、热传导、电磁场等。
在航空航天、汽车工程、建筑结构、电子设备等领域都有广泛的应用。
第二章：ANSYS建模与前处理在使用ANSYS进行有限元分析之前，需要对模型进行建模和前处理工作。
本章将介绍ANSYS建模的基本方法和前处理的必要步骤。
2.1 模型建立ANSYS提供了多种建模方法，包括几何建模、CAD导入、脚本编程等。
用户可以根据需要选择合适的建模方法，对模型进行几何设定。
2.2 材料定义和属性设置在进行有限元分析之前，需要为材料定义材料性质和属性。
ANSYS提供了多种材料模型，用户可以根据具体需求进行选择和设置。
2.3 网格划分网格划分是有限元分析中非常重要的一步，它决定了模型的离散精度和计算效果。
ANSYS提供了多种单元类型和划分算法，用户可以根据需要进行合理的网格划分。
第三章：ANSYS求解与后处理在进行前处理完成后，就可以进行有限元分析的求解和后处理了。
本章将介绍ANSYS的求解方法和后处理功能。
3.1 求解方法ANSYS提供了多种求解方法，如直接法、迭代法等。
根据模型的复杂程度和求解要求，用户可以选择合适的方法进行求解。
ANSYS仿真与分析系统入门教程
ANSYS仿真与分析系统入门教程第一章：ANSYS仿真与分析系统概述1.1 ANSYS仿真与分析系统的定义和作用1.2 ANSYS仿真与分析系统的历史和发展1.3 ANSYS仿真与分析系统的应用领域第二章：ANSYS仿真与分析系统的基本原理2.1 有限元分析方法2.2 基本原理和概念的介绍2.3 ANSYS仿真与分析系统的工作流程第三章：ANSYS仿真与分析系统的基本操作3.1 ANSYS仿真与分析系统的安装和启动3.2 创建和设置仿真模型3.3 导入和编辑几何模型3.4 定义边界条件和加载条件3.5 选择材料属性3.6 网格划分和生成3.7 设置求解器和求解选项3.8 运行仿真分析3.9 结果后处理和分析第四章：ANSYS仿真与分析系统的高级应用4.1 基于ANSYS仿真与分析系统的结构分析4.2 基于ANSYS仿真与分析系统的流体分析4.3 基于ANSYS仿真与分析系统的热传导分析4.4 基于ANSYS仿真与分析系统的电磁场分析4.5 基于ANSYS仿真与分析系统的多物理场耦合分析第五章：ANSYS仿真与分析系统案例分析5.1 结构分析案例分析5.2 流体分析案例分析5.3 热传导分析案例分析5.4 电磁场分析案例分析5.5 多物理场耦合分析案例分析第六章：ANSYS仿真与分析系统的应用展望6.1 ANSYS仿真与分析系统的发展趋势6.2 ANSYS仿真与分析系统的应用前景6.3 ANSYS仿真与分析系统的挑战与解决方案第一章：ANSYS仿真与分析系统概述ANSYS仿真与分析系统是一种基于有限元分析方法的工程仿真软件，用于模拟与分析物理系统的行为。
它提供了一种模拟真实世界工程问题的方式，能够对结构、流体、热传导、电磁场等多种物理场进行分析和优化。
ANSYS仿真与分析系统已经在汽车、航空航天、能源、电子、医疗等领域得到广泛的应用。
第二章：ANSYS仿真与分析系统的基本原理ANSYS仿真与分析系统基于有限元分析方法，将连续物体离散为有限个单元，通过求解单元边界上的方程来模拟整个物理系统的行为。
ANSYS电磁场分析指南磁宏
ANSYS电磁场分析指南磁宏磁宏分析是ANSYS中的一种电磁场分析方法，用于模拟磁场中的行为。
它基于麦克斯韦方程组和磁性材料的本质特性，可以用来研究磁场的分布、场强和磁通量等。
以下是使用ANSYS进行磁宏分析的一般步骤：1.创建几何模型：使用ANSYS的几何建模工具创建您要分析的几何体。
您可以使用ANSYS的二维或三维建模功能，根据您的需求选择适当的几何形状。
2.设置材料属性：在进行磁宏分析之前，您需要为模型中的材料定义磁性属性。
这包括磁导率、磁饱和和磁滞等。
可以通过库中的材料属性进行选择，或者根据实际材料的特性手动输入。
如果您使用的是标准材料，可以轻松从ANSYS材料库中选择。
3.设置边界条件：确定分析的边界条件非常重要。
根据您的应用场景，您可以设置边界条件为固定零磁场、非磁性条件或具有特定磁场分布的条件。
对于二维问题，您可以设置边界上的磁通量。
这些边界条件将在后续计算中起作用。
4.生成网格：ANSYS使用有限元方法进行分析，因此需要生成适当的网格。
您可以选择不同的网格生成技术，例如自动网格细化、手动加密和剖面网格。
网格的质量对分析结果的准确性和计算时间都有重要影响。
5.定义分析类型和求解器：在ANSYS中，您可以选择不同的分析类型和求解器来求解磁场问题。
例如，您可以选择求解静态磁场、谐振频率或非线性磁场等。
根据您的需求选择适当的求解器，以获得准确的结果。
6.运行计算：在设置了适当的材料属性、边界条件和网格后，您可以运行计算。
ANSYS将使用选择的求解器进行计算，并在计算结束后生成结果。
7.分析结果：计算完成后，您可以查看和分析生成的结果。
这包括磁场分布图、场强、感应电流和磁通量等。
ANSYS提供了丰富的后处理工具，可以帮助您更好地理解分析结果。
除了这些基本步骤，在进行磁宏分析时还有一些注意事项和技巧：1.材料特性选择：选择适当的磁性材料特性对分析结果至关重要。
根据实际材料数据进行选择，并注意磁导率的非线性特性。
Ansys电磁分析教程
• 设置预选过滤掉其它应用的菜单 Main menu>preferences
• 选择OK
1-11
• 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53号单元
• 选择 OK
1-12
B
B
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
1-27
• 加力边界条件标志 Preprocessor>Loads>Apply>-Magnetic-Flag>Comp Force
• 选择OK
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 – Maxwell’s 应力张量 – 虚功
1-28
• • •
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 =.0001) 使整个模型激活 Utility>Select>Everything 缩放平面-不用拷贝 Preproc>operate>scale>areas
•
线圈
锭子 实体模型
•
1-5
•
建实体模型
•
•
给模型赋予属性以模拟物理区
ANSYS电磁场分析
基于ANSYS的连铸坯感应加热温度场数值模拟目前，连铸技术虽然已经得到了广泛的应用，但连铸与后续轧制工序的衔接仍然普遍采用高能耗、高污染、低效率的加热炉重新加热的工艺，因而造成了巨大的钢材损失和能源浪费。
而连铸坏直轧技术(Continuous Casting- Direct Rolling，简称CC-DR)则很好地解决了这个问题。
它在连铸工序和轧制工序之间采用在线电磁感应加热工艺将连铸和轧制直接联系起来。
刚刚从连铸结晶器拉出的铸坯，在温度尚未大幅度下降之前，利用电磁感应加热工艺进行补热及温度均匀化处理，使铸坯完全满足轧制需要，并直接送人轧制工序，从而完成连铸热直轧过程。
感应加热技术应用于钢厂热轧平板钢坏边部均温加热的研究，起步比较早的有法国和日本的一些公司，它们均已投入大量的人力和财力在进行研究，我国起步较晚。
1 数学模型的建立1.1电磁场数学模型与边界条件的确定因为感应加热装置的频率都是基于中低频的，此时各种场域中的位移电流密度幅值远小于传导电流幅值，故对于感应加热线圈中的电磁场，可忽略位移电流效应。
当感应线圈中通入正弦交变电流时，其产生的交变电磁场为动态位电磁场，涡流场的数学模型为正弦似稳态问题。
为了简化概念以简便地构造数学模型，在此引入复矢量磁位A和复标量电位Φ两个位函数，根据向量微积分法则，引入库仑规范，通过麦克斯韦力一程组可求得描述正弦电磁场的复矢量动态位微分方程为:式中，为拉普拉斯运算符号(算子);为梯度算子;j为复数的基本单位;ω为角速度;μ为材料磁导率;σ为电导率;为激励源施加电流密度复数形式。
在坯料与空气的交接面S1与S2上，必须满足磁通连续性条件，即:式中,A1与A2分别为坯料与空气两种介质的复矢量位。
联立方程(1)—(3)可以得出涡电流的分布，涡流场的电流密度表达式为式中，J为电流密度的复数形式。
1.2 温度场数学模型与边界条件的确定感应加热过程中工件温度场的求解不同于一般的热传导问题。
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电磁场分析指南
ANSYS电磁场分析指南引言一、准备工作在进行电磁场分析之前，需要准备以下材料和信息：1.CAD模型：电磁场分析通常需要一个几何模型，可以是CAD软件创建的三维模型。
2.材料参数：需要知道模型中各个部分的材料参数，包括导体材料的电导率和非导体材料的介电常数等。
3.边界条件：需要定义模型的边界条件，例如电磁辐射的入射条件和模型表面的电磁辐射条件等。
二、建立模型在ANSYS中建立模型的方法有很多，可以根据需要选择适合的方法。
最常用的方法是通过导入CAD模型。
将CAD模型导入ANSYS后，可以对几何模型进行修剪、划分等操作，以确保模型的准确性和可靠性。
三、设置材料参数设置材料参数是电磁场分析中的重要步骤之一、根据模型中各个部分的材料，可以在ANSYS中设置对应的材料参数。
对于导体材料，需要设置其电导率；对于非导体材料，需要设置其介电常数。
四、设置边界条件在电磁场分析中，边界条件的设置非常重要。
边界条件决定了电磁场在模型中的传播方式和行为。
根据具体情况，可以设置不同的边界条件，包括入射条件、辐射条件、开路条件等。
五、设置求解器ANSYS提供了多种求解器用于求解电磁场问题，常用的有静态场和频率域两种求解器。
静态场求解器适用于求解稳态电磁场问题，而频率域求解器适用于求解频率响应问题。
根据具体问题的需求，选择适合的求解器进行分析。
六、设置分析参数在进行电磁场分析之前，需要设置一些分析参数，以确保分析的准确性和有效性。
可以设置初始条件、收敛准则、迭代次数等参数，以优化分析的效果。
同时，还需要设置输出参数，以便在分析结束后获取所需的结果。
七、进行分析设置好所有参数后，可以开始进行电磁场分析。
根据分析类型和求解器的不同，分析过程可能需要一定时间。
一般情况下，ANSYS会提供进度条显示分析的进展情况。
分析结束后，可以查看分析结果，并根据需要进行后续处理。
八、结果处理与后处理在进行电磁场分析之后，可以通过ANSYS提供的后处理工具进行处理和分析结果。
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 Workbench 14.0超级学习手册(第1章)
第1章ANSYS Workbench 14.0概述本章从总体上对ANSYS Workbench 14.0自带软件包括结构力学模块、流体力学模块等进行概述，同时对ANSYS Workbench 14.0最新整合的其他模块进行简单介绍，其中包括低频电磁场分析模块Ansoft Maxwell、多领域机电系统设计与仿真分析模块Ansoft Simplorer、疲劳分析模块nCode及复合材料建模与后处理模块ACP等。
同时，本章还以SolidWorks 软件为例，介绍Workbench 14.0与常见的CAD软件进行集成的步骤及方法。
学习目标：（1）了解ANSYS Workbench软件各模块的功能；（2）掌握ANSYS Workbench软件与SolidWorks软件的集成设置；（3）掌握ANSYS Workbench平台的常规设置，包括单位设置、外观颜色设置等。
1.1 ANSYS软件简介ANSYS提供广泛的工程仿真解决方案，这些方案可以对设计过程要求的任何场进行工程虚拟仿真。
全球的诸多组织都相信ANSYS为它们的工程仿真软件投资带来最好的价值。
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、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。
软件主要包括3个部分：前处理模块，分析计算模块和后处理模块。
（1）前处理模块提供了一个强大的实体建模及网格划分工具，用户可以方便地构造有限元模型。
（2）分析计算模块包括结构分析（线性分析、非线性分析和高度非线性分析）、流体动力学分析、电磁场分析、声场分析、压电分析以及多物理场的耦合分析，可模拟多种物理介质的相互作用，具有灵敏度分析及优化分析能力。
（3）后处理模块可将计算结果以彩色等值线显示、梯度显示、矢量显示、粒子流迹显示、立体切片显示、透明及半透明显示（可看到结构内部）等图形方式显示出来，也可将计算结果以图表、曲线形式显示或输出。
Ansys电磁场分析经典教程
1-4
2.1-1 2.2-1 2.3-1 2.4-1 2.5-1
3.1-1 3.2-1
4.1-1 4.2-1 4.3-1 4.4-1 4.5-1 5-1
1-1
第一章
教程综述
1-2
• • •
ANSYS/EMAG能用于模拟工业电磁装 置 电磁装置当然是3维，但可简化 为2维模 型。 模拟可考虑为： – 稳态 – 交流（谐波） – 时变瞬态
• 阶跃电压
• PWM(脉宽调制） （Pulse Width Modulation) • 任意
1-3
•
利用轴对称衔铁和平面定子设计 致动器的一个实例 – 衔铁旋转 – 衔铁气隙可变化
•
完整模型由2个独立部件组成 – 衔铁模块 – 定子模块
执行: solen3d.avi看动画
1-4
模拟过程概述
• 利用如下方式观察装置 – 2D与3D – 平面与轴对称 – 利用轴对称平面简化模型 定义物理区域 – 空气，铁，永磁体等等 – 绞线圈，块导体 – 短路，开路 为每个物理区定义材料 – 导磁率（常数或非线性） – 电阻率 – 矫顽磁力，剩余磁感应 衔铁
• 一旦衔铁已选好，选择OK (在选取框内）
1-25
•
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
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• 使单元与衔铁组件联系起来 Utility>Select>Comp/Assembly>Create Component
• 设置预选过滤掉其它应用的菜单 Main menu>preferences
• 选择OK
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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。
1.4.2什么是磁标量位方法？对于大多数3-D静态分析请尽量使用标量位方法。
此方法将电流源以基元的方式单独处理，无需为其建立模型和划分有限元网格。
由于电流源不必成为有限元网格模型中的一部分，建立模型更容易。
标量位方法提供以下功能：·砖型（六面体）、楔型、金字塔型、四面体单元。
·电流源以基元的方式定义（线圈型、杆型、弧型）·可含永久磁体激励·求解线性和非线性导磁率问题·可使用节点偶合和约束方程此外，标量位方法中电流源建模简单，因为用户只需在合适的位置施加电流源基元（线圈型、杆型等）就可以模拟电流对磁场的贡献。
1.4.3 什么是磁矢量位方法？矢量位方法（MVP）是ANSYS支持的两种基于节点的方法中的一种（标量位法是另一种基于节点的方法）。
这两种方法都可用于求解3-D静态、时谐、瞬态分析。
矢量位方法中的每个节点的自由度要比标量位方法多：因为它在X、Y和Z 方向分别具有磁矢量位AX、AY、AZ。
在载压或电路耦合分析中还引入了另外三个自由度：电流(CURR)，电压降(EMF)和电压(VOLT)。
2-D静态磁分析必须采用矢量位方法，此时主自由度只有AZ。
在矢量位方法中，电流源（电流传导区域）要作为整个有限元模型的一部分。
由于它的节点自由度更多，所以比标量位方法的运算速度要慢一些。
矢量位方法可应用于3-D静态、时谐和瞬态的磁场分析计算。
但是，当计算区域含有导磁材料时，该方法的精度会有损失（因为在不同导磁率材料的分界面上，由于矢量位的法向分量非常大，影响了计算结果的精度）。
你可以使用INTER115单元，在同一模型中同时使用3-D标量位方法和3-D 矢量位方法。
1.4.4什么是棱边元方法？我们推荐在解决大多数的3-D时谐问题和瞬态问题时，选用棱边单元法，但此方法对于2-D问题不适用。
棱边单元法中的自由度与单元边有关系，而与单元节点没关系。
此方法在3-D低频静态和动态电磁场的模拟仿真方面有很好的求解能力。
这种方法和基于节点的矢量位法同时求解具有相同泛函表达式的模型时，此方法更精确，特别是当模型中有铁区存在时。
当自由度是变化的情况下，棱边单元法比基于节点的矢量位方法更有效。
ANSYS理论手册中有关于此方法更细致的描述。
1.4.5棱边元方法和矢量位方法的比较主要的不同在于棱边单元法具有更高的精度，对于3-D分析来说，使用棱边单元的分析过程和用MVP分析的过程基本相同。
所以，如前所述，我们推荐在求解大多数的3-D时谐和瞬态问题时采用单元边方法，但在下列情况下只能用矢量位法：·模型中存在着运动效应和电路耦合时；·模型要求电路和速度效应时·所分析的模型中没有铁区时。
1.5高频电磁场分析ANSYS程序具有高频电磁分析功能，用于分析计算给定结构的电磁场和电磁波的传播特性。
大多数高频器件都是用电磁波传播信息。
同一器件在不同频率的表现显然是不同的，因此在高频器件设计中，进行频响特性分析就显得尤为重要。
当信号的波长与导波设备的大小相当时，就必须进行高频分析。
ANSYS提供时谐分析和模态分析两种分析方法，详见第10章《高频电磁场分析》。
1.6电磁场单元概述ANSYS提供了很多可用于模拟电磁现象的单元，表1-1作了简要介绍，单元和单元特性（自由度、KEYOPT选项、输入和输出等）的详细描述请参见ANSYS 单元手册。
注意，并非下表中的所有单元都能应用于所有的电磁分析类型，详情请参阅相关分析类型章节的描述。
表1-1电磁场单元1具体的自由度根据KEYOPT选项的具体设置来激活1.7关于GUI路径和命令方式在本指南中，贯穿始终，都会看见许多ANSYS命令流和其等效路径的提示。
这些命令行一般只使用了命令名，并没有列出所有变量参数。
如果在命令后面加了不同的变量，将执行一些其他的更复杂的操作。
若希望了解更复杂的命令语法，请参考《ANSYS命令指南》我们尽可能多地列出了GUI等效路径的提示帮助。
很多情况下，直接执行GUI路径就可以执行相应的命令函数；在有些情况下，执行GUI路径后，会出现菜单和对话框，根据提示选择相应的选项完成希望执行的命令函数。
对于本指南的所有分析，在定义材料属性时，将应用一种更加仿真的界面形式。
界面根据材料属性的不同，分门别类地分级列出树状形式结构，这样便于用户更加合理的选择材料类型。
详细情况请参见《ANSYS基本过程指南》中的“材料模型界面”。
第二章2-D静态磁场分析2.1什么是静态磁场分析静态磁场分析考虑由下列激励产生的静态磁场：·永磁体·稳态直流电流·外加电压·运动导体·外加静磁场静磁分析不考虑随时间变化效应，如涡流等。
它可以模拟各种饱和非饱和的磁性材料和永磁体。
静磁分析的分析步骤根据以下几个因素决定：·模型是2－D还是3－D·在分析中，考虑使用哪种方法。
如果静态分析为2－D，就必须采用在本章内讨论的矢量位方法。
对于3－D静态分析，你可选其中标量位方法（第5章）、矢量位方法（第9章）、或者棱边元方法（第6章）。
2.2二维静态磁场分析中要用到的单元：2-D模型要用二维单元来表示结构的几何形状。
虽然所有的物体都是三维的，但在实际计算时首先要考虑是否能将它简化成2-D平面问题或轴对称问题，这是因为2-D模型建立起来更容易，运算起来也更快捷。
ANSYS/Multiphysics和ANSYS/Emag模块提供了一些用于2-D静态磁场分析的单元（如下表）。
详细情况参见《ANSYS单元手册》。
表2-12-D实体单元表2-2. 远场单元表2-3. 通用电路单元2-D单元用矢量位方法（即求解问题时使用的自由度为矢量位）。
因为单元是二维的，故每个节点只有一个矢量位自由度：AZ(Z方向上的矢量位)。
时间积分电势(VOLT)用于载流块导体或给导体施加强制终端条件。
还有一个附加的自由度，电流(CURR)，是载压线圈中每匝中的电流值，便于给源线圈加电压载荷，它常用于载压线圈和电路耦合。
当电压或电流载荷是通过一个外部电路施加时，就需要CIRCU124单元具有AZ、CURR和EMF（电动势降或电势降）这几个自由度。
（关于电磁电路耦合的更详细信息，参见《ANSYS耦合场分析指南》）。
2.3静态磁场分析的步骤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）下面将详细讨论这几个步骤，在本章末，还有一个螺线管电磁铁的2－D静态分析例题。
这个例题是以ANSYS图形用户界面的方式来做的，并且还给出了相应的ANSYS命令格式。
2.3.1创建物理环境在定义一个分析问题的物理环境时，进入ANSYS前处理器，建立这个物理物体的数学仿真模型。
按照以下步骤来建立物理环境：1、设置GUI菜单过滤2、定义分析标题（/TITLE）3、说明单元类型及其选项（KEYOPT选项）4、定义单元坐标系5、设置实常数和单位制6、定义材料属性2.3.1.1设置GUI过滤如果你是通过GUI路径来运行ANSYS，当ANSYS被激活后第一件要做的事情是选择菜单路径：Main Menu>Preferences，在对话框出现后，选择Magnetic-Nodal。