ansys大作业ANSYS电磁场分析及与ansoft仿真分析.

期末大作业

题目:简单直流致动器

ANSYS电磁场分析及与ansoft仿真分析结果比较作者姓名:柴飞龙学科(专业:机械工程

学号:********

所在院系:机械工程学系

提交日期2013 年 1 月

1、背景简述:

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软件有限元分析软件,是现代产品设计中的高级CAE 工具之一。而ansoft Maxwell 软件是一款专门分析电磁场的分析软件,如传感器、调节器、电动机、变压器等。

本人在实验室做的课题涉及到电机仿真,用的较多的是ansoft 软件,因为其对电机仿真的功能更强大,电机功能模块更多,界面友好。

现就对一电磁场应用实例,用ANSYS 进行仿真分析,得到的结果与ansoft 得到的结果进行简单核对比较。

2、问题描述:

简单直流致动器由2个实体圆柱铁芯,中间被空气隙分开的部件组成,线圈中心点处于空气隙中心。衔铁是导磁材料,导磁率为常数(即线性材料,r μ=1000,线圈是可视为均匀材料,空气区为自由空间(1=r μ,匝数为2000,线圈励磁为直流电流:2A 。模型为轴对称。

3、 ANSYS 仿真操作步骤: 第一步:Main menu>preferences

第二步:定义所有物理区的单元类型为PLANE53 Preprocessor>Element type>Add/Edit/Delete

第三步:设置单元行为

模拟模型的轴对称形状,选择Options(选项

第四步:定义材料

Preprocessor>Material Props>

•定义空气为1号材料(MURX = 1

•定义衔铁为2号材料(MURX = 1000

•定义线圈为3号材料(自由空间导磁率,MURX=1

第五步:建立衔铁面、线圈面、空气面

Preprocessor>Modeling>Greate>Area>Rectangle>By Dimensions 建立衔铁面建立线圈面

建立空气面最终结果

第六步:用Overlap迫使全部平面连接在一起Preprocessor> Modeling>Booleans>Operate> Overlap>Areas 按Pick All

第七步:

平面要求与物理区和材料联系起来

Preprocessor>Meshing> Meshing Attributes>Picked Areas 用鼠标点取衔铁平面

Preprocessor>Meshing> Meshing Attributes>Picked Areas 选取线圈平面

第八步:加磁通量平行边界条件

Preprocessor>Solution>Define loads>apply>magnetic>boundary>Vector Poten>Flux par’1>On lines

选取如下边界线段

第九步:智能尺寸选项来控制网格大小

Preprocessor>-Meshing>Size Cntrls>smartsize>basic

第十步:网格生成

Preprocessor >Meshing>Mesh>Areas>Free>

Pick All

结果如下:

第十步:衔铁定义为一个单元组件(1选择衔铁平面Utility>select>entities

(2选择与已选平面相对应的单元(3图示衔铁单元

Utility>plot>elements

第十一步:使单元与衔铁组件联系起来

Utility>Select>Comp/Assembly>Create Component

第十二步:加力边界条件标志

Preprocessor>Solution>Define loads>apply>magnetic>Magnetic>Flag>Comp Force

第十三步:给线圈平面施加电流密度

(1选择线圈平面

Utility>Select>Entity

(2得到线圈截面积.

Preprocessor>Modeling>Booleans>Operate Operate>Calc Geometric Items>Of Areas

选择OK

(3将线圈面积赋予参数CAREA

Utility>Parameter>Get Scalar Data

第十四步:把电流密度加到平面上

Preprocessor> Solution>Define loads>Apply>Excitation>Curr Density>On Areas

第十五步:solve进行计算

Preprocessor> Solution >solve>electromagnet>Static Analysis>Opt & Solve 第十六步:后处理

(1生成磁力线圈

General Postproc>plot results>Contour Plot>2D flux lines

(2计算电磁力

General Postproc>Elec&Mag Calc>Component Based>Force

(3显示总磁通密度值(BSUM

General Postproc>Plot Results>Contour Plot>Nodal Solution

最后结果如下:

此时，完成了用 ANSYS 仿真分析简单直流致动器的全部过程，之后将附上用ansoft 仿真同一简单直流致动器的结果并做简单比较。 4、 ansoft 仿真分析计算结果：

5、对比结果分析：通过 ANSYS 和 ansoft 对同一模型进行电磁场仿真分析，其磁力线分布相同，磁通量分布也相同。但其各自有各自的优缺点。 ANSYS 最大的好处在于网格控制好，程序开放性极强，做耦合。它能与多数 CAD 软件接口，实现数据的共享和交换，如 Pro/Engineer, NASTRAN, Alogor, I－DEAS, AutoCAD 等。 Ansoft 是专门用来仿真电磁场的软件，其界面比 ansys 更友好，功能模块更多，尤其是仿真电机，优势更大。在此例仿真中，用 ansoft 可以不用定义自然边界条件、狄里克莱边界条件，只需确定对称边界条件即可，在设定激励条件时，不用知道线圈的面积，可以直接设定电流密度。但总体上来讲，就本例而言，由于模型比较简单，用两个软件仿真差别不大。