ANSYS磁场耦合场分析

功率损失（瓦）
导体
时间(秒)
导磁汇流排
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• 汇流排和块导体内的功率 • 运行动画文件thermal.avi观察动画
温度 (F) 时间 (秒)
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因ห้องสมุดไป่ตู้只有一种结果， 此处为“空”就可以 读入正确结果
• 选择 OK
对于没有电路单元的磁场分析， 缺省的结果文件为file.rmg
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•
力的分量如图所示，箭头长度相应于力的大小
利用PlotCtrls中 的符号和边界条件 控制项来控制力的 符号显示
5-10
• •
其边界条件用来约束汇流排“角形”组件 Preproc>loads>apply>-structural-displacements>on lines 在“角形”组件的三个地方加结构约束条件
单元每个节点不仅包含了 磁自由度，而且包含位移 和温度自由度，可在单元 类型选项中选择自由度
单元类型自由度的选择
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三维汇流排变形
• • 在三维模拟实例中采用三维 汇流排，确定排的变形 汇流排模型，由于电流同方 向，位移为Z方向，朝着对称 平面 两个汇流排“角形”组件
电流方向
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• • •
需要先前的磁场分析结果 如果没有汇流排的磁场分析结果，必须重新分析得到 输入命令angle3d,1,1，这将进行求解汇流排单元Lorentz 力的磁场分 析
5-7
•
定义汇流排弹性模量 Preproc>material props>isotropic
材料号2相应 于汇流排
• 选择 OK
• 选择 OK
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• 现在可以将力能施加在汇流排上 Preproc>loads>apply>-structural-force/moment>from mag analy
•
•
开始求解
Solu>current LS （将显示警告（warning ）信息表示模型只有部分被激活）
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•
窗口也将显示激活的其他自由度，这是因为还定义磁场分析的单元的类 型。但是求解只在激活单元上进行。
结构自由度
磁自由度
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• 在后处理中可以观察到位移形状 Postproc>plot results>deformed shape
5-5
•
利用磁场分析中生成的力进行结构分析，则单元类型必须转换 到结构单元类型: solid45 Preproc>element type>add/edit/delete
选择6，这是汇流排 的单元类型
• 选择 ADD
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•
把单元类型6定义为三维结构单元
输入6与汇流 排相对应
• 选择 OK • 定义了结构单元类型后，结构自由度被激活。静力学分析所要求的材料性质 为弹性模量EX (N/m2) 。
变形图迭加在模 型的轮廓线上
• 选择 OK
最大位移1.9 mm
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•
应力强度等值图 Postproc>plot results>nodal solution
• 选择 OK
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•
• •
利用物理环境，可以把热分析和磁场分析组合起来，如下面在6 KHz块 导体场作用下的导磁汇流排的动画所示
这是在一系列交流分析后，进行了瞬态热分析 执行动画文件 acpower.avi观察动画
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•
利用PlotCtrls中的缩放控制来辅助选择感兴趣区域的线段
选择“角形”左侧的线段
选择“角形”下孔的线段
选择“角形”上孔的线段
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• 施加位移条件
• 选择 OK
因为45号单元只支持位移约束， 在所选线上用 “All”将约束UX、UY、UZ三个位移自由度。
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•
对结构结构分析执行求解 Solu>new analysis [STATIC] 图示单元和节点来确认只激活了汇流排
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•
可用两种基本方法模拟这种耦合现象 – 序列法（间接法）: 磁场分析结果用作热或结构分析的边界条件
• 在序列分析过程中，利用“物理环境”功能，进行自动循环，改 变初始求解场的属性和几何体 Solu>physic environ
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– 直接法: 在某些单元类型内（如plane13）直接包含了多场自由度（热-磁 、结构-磁等）
•
耦合场模拟包括如下场的组合 – 结构-磁 • 电压供电致动器的衔铁运动 • 汇流排在Lorentz力作用下的变形 • 永磁体运动引起的线圈内感生电流 – 热 -磁 • 汇流排感应加热（通常以数千赫兹的频率） • 金属感应加热熔化过程（通常小于100赫兹） • 汇流排升温 • 电压供电绕组的线圈升温