ANSYS電磁場分析指南第五章3D靜態(tài)磁場分析標量法

1、第五章-靜態(tài)磁場分析（標量法）5.1 在3-D靜態(tài)磁場分析（標量法）中要用到的單元表1三維實體單元：單元維數(shù)形狀或特性自由度SOLID53-D六面體，8個節(jié)點每節(jié)點6個：位移、電勢、磁標量位或溫度SOLID963-D六面體，8個節(jié)點磁標量位SOLID983-D四面體，10個節(jié)點位移、電勢、磁標量位、溫度表2三維界面單元單元維數(shù)形狀或特性自由度INTER1153-D四邊形，4個節(jié)點磁標量位，磁矢量位表3三維連接單元單元維數(shù)形狀或特性自由度SOURC363D桿狀( Bar)、弧狀(Arc)、線圈(Coil)基元3個節(jié)點無表4三維遠場單元單元維數(shù)形狀或特性自由度INFIN473-D四邊形，4個節(jié)點；

2、或三邊形，3個節(jié)點磁標量位、溫度INFIN1113-D六面體，8個或20個節(jié)點磁矢量位、磁標量位、電勢、溫度SOLID96和SOLID97是磁場分析專用單元，SOLID62、SOLID5和SOLID98更適合于耦合場求解。5.2 磁標量位（MSP）法介紹在磁標量位方法中，可使用三種不同的分析方法：簡化標勢法(RSP)、差分標勢法(DSP)和通用標勢(GSP)法。若模型中不包含鐵區(qū)，或有鐵區(qū)但無電流源時，用RSP法。若模型中既有鐵區(qū)又有電流源時，就不能用這種方法。若不適用RSP法，就選擇DSP法或GSP法。DSP法適用于單連通鐵區(qū)，GSP法適用于多連通鐵區(qū)。 單連通區(qū)與多連通區(qū)單連通鐵區(qū)是指不能

3、為電流源所產(chǎn)生的磁通量提供閉合回路的鐵區(qū)，而多連通鐵區(qū)則可以構(gòu)成閉合回路。參見圖1(a)、(b)“連通域”。數(shù)學(xué)上，通過安培定律來判斷單連通區(qū)或是多連通區(qū)，即磁場強度沿閉合回路的積分等于包圍的電流（或是電動勢降MMF）。因為鐵的磁導(dǎo)率非常大，所以在單連通區(qū)域中的MMF降接近于零，幾乎全部的MMF降都發(fā)生在空氣隙中。但在多連通區(qū)域中，無論鐵的磁導(dǎo)率如何，所有的MMF降都發(fā)生在鐵芯中。5.3 3-D靜態(tài)磁標勢分析的步驟該分析類型與2D靜態(tài)分析的步驟基本一樣：1.建立物理環(huán)境2.建模、給模型區(qū)域賦屬性和分網(wǎng)格3.加邊界條件和載荷（激勵）4.用RSP、DSP或GSP方法求解5.觀察結(jié)果創(chuàng)建物理環(huán)境首先

4、設(shè)置分析參數(shù)為“Magnetic-Nodal”，并給出分析題目。然后用ANSYS前處理器定義物理環(huán)境包含的項目。即單元類型、KEYOPT選項、材料特性等。3D分析的大部分過程與2D分析一致，本章下面部分介紹3D分析中要特殊注意的事項。 SOLID96單元可為模型所有的內(nèi)部區(qū)域建模，包括：飽和區(qū)、永磁區(qū)和空氣區(qū)（自由空間）。對于電流傳導(dǎo)區(qū)，需用SOURC36單元來表示，關(guān)于電流傳導(dǎo)區(qū)建模，后面有詳細講述。對于空氣單元的外層區(qū)域，推薦使用INFIN47單元（4節(jié)點邊界單元）或INFIN111單元（8節(jié)點或20節(jié)點邊界單元）。INFIN47單元和INFIN111單元可很好地描述磁場的遠場衰減，通常比

5、使用磁力線垂直或磁力線平行條件得到的結(jié)果更準確。二種單元中，INFIN111更精確一些。缺省單位制使用MKS單位制(米-千克-秒國際單位制)，可用下列方式改變成其他單位制。一旦選定，所有輸入數(shù)據(jù)都應(yīng)該使用該單位制。為了方便建模，可以先在其他單位制系統(tǒng)下面建模（如毫米或英寸），然后進行縮放。用下列方式定義單位制：命令：EMUNITGUI: Main MenuPreprocessorMaterial PropsElectromag Units根據(jù)用戶設(shè)定的單位制，自由空間的相對導(dǎo)磁率將自動設(shè)定：在MKS單位制中，或者根據(jù)用命令EMUNIT來設(shè)定一個值。 設(shè)置GUI菜單過濾如果你是通過GUI路徑來運

6、行ANSYS，當ANSYS被激活后第一件要做的事情是選擇菜單路徑：Main MenuPreferences，在對話框出現(xiàn)后，選擇Magnetic-Nodal。因為ANSYS會根據(jù)你選擇的參數(shù)來對單元進行過濾，選擇Magnetic-Nodal以確保能夠使用用于3D靜態(tài)磁場分析的單元。 定義材料屬性分析模型可有一種或多種材料區(qū)域：空氣、導(dǎo)磁材料、導(dǎo)電區(qū)和永磁體。每種類型的材料區(qū)具有所要求的材料性質(zhì)。ANSYS材料庫自身帶有幾種磁性材料，可以直接把這些材料性質(zhì)讀入數(shù)據(jù)庫，不用再手動的逐點輸入。如有必要，可對它們進行修改，以便與所分析的課題相匹配。在ANSYS材料庫中定義的磁性材料如下：材料材料性質(zhì)文

7、件Copper（銅）emag Copper. SI_MPLM3 steel（鋼）emag M3. SI_MPLM54 steel（鋼）emag M54. SI_MPLSA1010 steel（鋼）emag Sa1010. SI_MPLCarpenter steel（硅鋼）emag Silicon. SI_MPLIron Cobalt Vanadium steel（鐵鈷釩鋼）emag Vanad. SI_MPL該表中銅的材料性質(zhì)定義有與溫度有關(guān)的電阻率和相對導(dǎo)磁率，所有其他材料的性質(zhì)均定義為BH曲線。對于列表中的材料，在ANSYS材料庫內(nèi)定義的都是典型性質(zhì)，而且已外推到整個高飽和區(qū)。你所需的實際

8、材料值可能與ANSYS材料庫提供值有所不同，因此，必要時可修正所用ANSYS材料庫文件以滿足用戶所需。.1 訪問材料庫文件：下面介紹讀寫材料庫文件的基本過程。詳細參見ANSYS入門指南和ANSYS基本過程手冊。讀材料庫文件，進行以下操作：1. 如果你還沒有定義好單位制，用/UNITS命令定義。注意：缺省單位制為MKS,GUI列表只列出當前被激活單位制的材料庫文件。2. 定義材料庫文件所在的路徑。（你需要知道系統(tǒng)管理員放置材料庫文件的路徑）命令：/MPLIB,read,pathdataGUI: Main MenuPreprocessorMaterial PropsMaterial Library

9、Library Path3. 將材料庫文件讀入到數(shù)據(jù)庫中。命令：MPREAD,filename,LIBGUI:Main MenuPreprocessorMaterial PropsMaterial LibraryImport LibraryMain MenuPreprocessorLoads-Load Step Opts-OtherChange MatPropsMaterial LibraryImport Library寫材料庫文件，進行以下操作：1. 用MP命令或菜單Main MenuPreprocessorMaterial PropsIsotropic編輯材料性質(zhì)定義，然后將改后的材料特性

10、寫回到材料庫文件當中去。2.在前處理器中執(zhí)行下列命令：命令：MPWRITE,filename,LIB,MATGUI:Main MenuPreprocessorMaterial PropsMaterial LibraryExport Library 定義材料屬性和實常數(shù)的一般原則下面講述關(guān)于設(shè)置物理模型區(qū)域的一般原則。在“2-D諧波（AC）分析”一章中詳細描述了2-D模型中需要設(shè)定的一些特殊區(qū)域。.1 空氣：說明相對磁導(dǎo)率為1.0。命令：MP,murxGUI: Main MenuPreprocessorMaterial PropsMaterialModels Electromagnetics R

11、elative Permeability Constant.2 自由空間導(dǎo)磁材料區(qū)：說明B-H曲線，可以從庫中讀出，也可以輸入自己定義的B-H曲線：命令：MPREAD,filename,GUI:Main MenuPreprocessorMaterial PropsMaterial LibraryImport Library命令：TB,TBPTGUI:Main MenuPreprocessorMaterial PropsMaterial ModelsElectromagneticsBH Curve如果該材料是線性的，那么只需說明相對磁導(dǎo)率（對于均勻或者各向異性介質(zhì)）。如果定義B-H曲線，應(yīng)滿足下

12、列準則，以保證準確地模擬材料屬性：* 輸入B-H曲線必須要遵守的規(guī)則：1. B與H要一一對應(yīng)，且應(yīng)B隨H是單調(diào)遞增，如第2章中圖1所示。B-H曲線缺省通過原點，即0.0點不輸入。用下面的命令驗證B-H曲線：命令：TBPLOTGUI: Main MenuPreprocessorMaterial PropsMaterial ModelsElectromagneticsBH Curve2. ANSYS計算的-H曲線應(yīng)該是光滑連續(xù)的，可用TBPLOT命令畫出-H曲線來進行驗證（參見圖2（b）。B-H曲線應(yīng)覆蓋材料的全部工作范圍。如果需要超出B-H曲線的點，程序按固定斜率進行外推處理，固定斜率應(yīng)等于或者

13、略大于r，你可以按照如下方式改變X-軸的范圍，并用TBPLOT命令畫圖來觀察其外推情況。命令：/XRANGEGUI: Utility MenuPlotCtrlsStyleGraphs對于永磁體和非線性各向異性材料，材料特性的輸入與2D情況一樣。 建立模型ANSYS建模和分網(wǎng)指南對3-D標標量位方法進行磁場分析的建模有詳細描述，但是對于電流源的處理有一些特殊考慮。.1 建立電流傳導(dǎo)區(qū)可以用基元模擬電流傳導(dǎo)區(qū)域，不需要材料性質(zhì)。在3D標量位方法分析中，電流源不是有限元模型的一個組成的部分（在2D矢量位方法分析中是一個組成部分）。只需用一個有限元啞元單元，SOURC36，來指明電流源的形狀和位置?？?/p>

14、以在模型中的任意位置定義線圈、桿狀、弧狀電流源，電流源的大小和其他電流源數(shù) 據(jù)可以通過啞元單元的實常數(shù)定義給出。圖3為用SOURC36原始元表示的一個電流源。注意：即使采用半對稱或四分之一對稱模型，也要為整個電流源建模。線圈和弧單元的內(nèi)半徑不能設(shè)置成為0。因為SOURC36單元并不是一個真正的有限元，只能通過直接生成來定義它們，而不能通過實體建模的方式。命令：NGUI:Main MenuPreprocessorCreateNodesIn Active CSMain MenuPreprocessorCreateNodesOn Working Plane命令：EGUI:Main menuPrepr

15、ocessorCreateElementsThru Nodes命令：EGENGUI:Main MenuPreprocessorCopyAuto Numbered直接生成的電流源單元在屏幕上是不顯示的，可通過以下命令顯示：命令：/ESHAPE, EPLOTGUI:Utility MenuPlotCtrlsStyleSize and ShapeUtility MenuPlotElements下面是一個定義電流源的命令流實例：/PREP7ET,2, 36! Current source elementEMUNIT,MKS! MKS units! Define convenient parameter

16、s:I=0.025! Current (amps)N=300! TurnsS=0.04! Solenoid lengthR=0.01! Solenoid radiusTHK=0.002! Solenoid thickness!R=2,1,N*1,THK,S! Real constant set 2:coil type, current! thickness, length,CSYS,1! Global cylindrical systemN,1001,R! Nodes for the source elementN,1002,R,90N,1003TYPE,2! AttributesREAL,2

17、E,1001,1002,1003! Element definition/ESHAPE,1/VIEW,1,2,1,.5/VUP,1,Z/TRIAD, LBOT/TYPE,1,HIDPEPLOT關(guān)于下列命令的詳細描述，參見ANSYS命令手冊：ET, EMUNIT, R, CSYS, N, TYPE, REAL,E, /ESHAPE, /VIEW, /VUP, /TRIAD, 和/TYPE 創(chuàng)建3D“跑道型”線圈命令：RACEGUI:Main MenuPreprocessor-Modeling-CreateRacetrack CoilMain MenuPreprocessorLoads-Loads

18、-Apply-Magnetic-ExcitationRacetrack Coil用RACE宏在當前工作平面坐標系定義跑道型線圈電流源。ANSYS程序用SOURC36單元（被指定為另一種單元類型號）生成由棒狀、弧狀基元構(gòu)成的電流源。電流方向為工作平面內(nèi)的逆時針方向。關(guān)于RACE宏和跑道型線圈的詳細描述，參見第11章。刪除獨立的SOURC36單元，用EDELE命令（GUI: Main MenuDeleteElements）。在刪除前，列出所有單元，并選擇要刪除的單元。用下列方式列出所有的單元：命令：ELISTGUI: Utility MenuListElementsAttribute+RealCo

19、nstGUI: Utility MenuListElementsAttribute OnlyGUI: Utility MenuListElementsNodes+AttributesGUI: Utility MenuListElementsNodes+Attr+RealConst 施加邊界條件和載荷.1 3D標量位靜態(tài)磁場分析加載如果希望分析過程中能進行每步手動控制，那么除了施加邊界條件和載荷以外，還需要定義加載步選項。詳情參見16章。標量位方法的加載方法與矢量位方法有很大的不同。下列為通過菜單路徑定義的邊界條件和加載。通過命令方式加載的詳情參見16章。通過層疊式菜單可以逐級訪問所有加載選項。

20、選菜單路徑Main MenuSolution -Magnetic-后，ANSYS程序列出一個邊界條件分類表，三個加載分類表。可用于3D標量位分析的邊界條件和加載如下：-Boundary- -Excitation-Flag-Other-Scalar Poten-(none)1Comp. Force-Magnetic Flux-On Keypoints-Infinite Surf-On KeypointsOn NodesOn LinesOn NodesOn AreasOn Areas-Maxwell Surf-Flux Parallel On NodesOn Lines-Flux Normal-O

21、n AreasOn AreasOn NodesOn Nodes-Virtual Disp-On KeypointsOn Nodes1參見下面“激勵”例如，施加磁力線法向條件，選擇GUI路徑：Main MenuSolution-Loads-Apply-Magnetic-Boundary- -Flux-Normal-On Areas在菜單中還可以看到其他可以施加的邊界條件和加載，如果它們顯示為灰色，則說明在3D靜態(tài)磁場分析中不可用，或者該單元的KEYOPT選項沒有進行相關(guān)設(shè)置。（在其他ASNSYS磁場分析中這些灰色選項會成為有效選項，在ANSYS程序GUI過濾器進行相關(guān)設(shè)置。） 邊界條件.1 磁標

22、量位用磁標量位(MAG)來說明磁力線垂直、磁力線平行、遠場為零、周期性邊界條件和外加磁場激勵。對每種邊界條件MAG的值列表如下：邊界條件MAG值磁力線垂直說明MAG=0，用下列方式：命令：DSYM,symmGUI: Main MenuSolution -Loads-Apply -Magnetic-Boundary -Scalar Poten-Flux Normal-On Nodes.磁力線平行不用說明（自然滿足）。遠場用INFIN47單元或INFIN111單元。遠場零MAG=0。周期性命令：CP或CEGUI:Main MenuPreprocessorCoupling/CeqnConstrain

23、t EqnMain MenuPreprocessorCoupling/CeqnCouple DOFs外場令MAG等于非零值。激勵通過前面提到的SOURCE36號單元定義電流激勵，可用RACE定義。 標記.1 部件受力ANSYS程序提供一個自動施加虛位移和Maxwell面標志的宏FMAGBC，可以直接計算力和力矩。將需要進行力和虛位移計算的物體上的單元定義成一個部件（參見CM命令的描述），再用該宏加力標志：命令：FMAGBC, CnameGUI：Main MenuPreprocessorLoads-Loads-Apply-Magnetic-FlagComp.Force.2 無限表面標志（INF）

24、不算真實意義的加載，是有限元方法計算開域問題時，加給無限元（代表物理模型最邊緣的單元）的標志。 其他加載Maxwell面(MXWF)磁虛位移(MVDI)這兩個載荷并不是真正意義上的載荷，與2-D靜態(tài)磁場分析完全一致。 求解分別介紹三種標量方法的求解過程。 用RSP法求解.1 進入SOLUTION求解器命令：/SOLUGUI: Main MenuSolution.2定義分析類型命令：ANTYPE,static,newGUI: Main MenuSolutionNew Analysis如果是需要重啟動一個分析（重啟動一個未收斂的求解過程，或者施加了另外的激勵），使用命令A(yù)NTYPE,STATIC,

25、REST。如果先前分析的結(jié)果文件Jobname.EMAT, Jobname.ESAV, 和Jobname.DB還可用，就可以重啟動3-D靜態(tài)磁場分析。.3 定義分析選項你可選擇下列任何一種求解器：Sparse solverFrontal solver (缺省值)Jacobi Conjugate Gradient (JCG) solverJCG out-of-memory solverIncomplete Cholesky Conjugate Gradient (ICCG) solverPreconditioned Conjugate Gradient solver (PCG) PCG out-

26、of-memory solver用下列方式選擇求解器：命令：/EQSLVGUI:Main MenuSolutionAnalysis Options對于3D模型，推薦使用JCG solver或PCG solver。.4備份用工具條中的SAVE_DB按鈕來備份數(shù)據(jù)庫，如果計算機出錯，可以方便的恢復(fù)需要的模型數(shù)據(jù)。恢復(fù)模型時，用下面的命令：命令：RESUMEGUI:Utility MenuFileResume Jobname.db.5 開始求解命令：MAGSOLV(設(shè)OPT域為2)GUI: Main MenuSolution-Solve-Electromagnet-Static Analysis-O

27、pt&Solv關(guān)于手動執(zhí)行求解，參見16章。.6 完成求解命令：FINISHGUI: Main MenuFinish 用DSP法求解只有當模型中有單連通鐵區(qū)時才建議使用DSP方法。DSP方法中的模型建立與結(jié)果觀察均與RSP方法一樣，只是加載和求解的方式不同。DSP方法需二步求解：在第一個載荷步中，近似認為鐵區(qū)中的磁導(dǎo)率無限大，只對空氣求解；在第二個載荷步中，恢復(fù)原有的材料特性，得到最終解。按照下列步驟進行求解：1.進入SOLUTION 求解器，如同RSP方法一樣，定義分析類型，分析選項，施加載荷。2.備份數(shù)據(jù)命令：SAVEGUI: Utility MenuFileSave as Jobname

28、.db注意：如果在求解后或后處理時，使用BIOT選項并且使用SAVE命令，根據(jù)畢奧薩發(fā)特定律計算的數(shù)據(jù)存儲在數(shù)據(jù)庫中。但如果執(zhí)行了退出操作，數(shù)據(jù)會丟失。若希望退出后，保存這些數(shù)據(jù)，則在使用SAVE命令后，執(zhí)行/EXIT,NOSAVE命令。也可以通過執(zhí)行/EXIT,SOLU命令退出ANSYS程序，并且存儲所有求解數(shù)據(jù)，包括畢奧薩發(fā)特計算。否則，在執(zhí)行RESUME操作后，畢奧薩發(fā)特計算的數(shù)據(jù)會丟失。（結(jié)果中為0值）3.定義磁場分析選項，進行兩步求解：命令：MAGSOLV(設(shè)OPT域為3)GUI:Main MenuSolution-Load Step Opts-Magnetics-Static An

29、aly-Opt and Solv4.完成求解命令：FINISHGUI: Main MenuFinish 用GSP法求解如果模型中又有多連通鐵區(qū)又有電流源時，GSP方法是最佳方法。與RSP方法和DSP方法不同的是，GSP方法需三步求解：在第一個載荷步中，只對鐵區(qū)求近似解；在第二個載荷步中，只對空氣求近似解；在第三個載荷步中，計算最終解。按照下列步驟進行GSP方法求解：1.進入SOLUTION 求解器，按照后面講述的“檢查分析結(jié)果(RSP, DSP, 或 GSP 方法分析)”，定義分析類型，分析選項，施加載荷。確認鐵區(qū)中至少一個節(jié)點的標量位被定義為0值。2.備份數(shù)據(jù)命令：SAVEGUI: Util

30、ity MenuFileSave as Jobname.db注意：如果在求解后或后處理時，使用BIOT選項并且使用SAVE命令，根據(jù)畢奧薩發(fā)特定律計算的數(shù)據(jù)存儲在數(shù)據(jù)庫中。但如果執(zhí)行了退出操作，數(shù)據(jù)會丟失。若希望退出后，保存這些數(shù)據(jù)，則在使用SAVE命令后，執(zhí)行/EXIT,NOSAVE命令。也可以通過執(zhí)行/EXIT,SOLU命令退出ANSYS程序，并且存儲所有求解數(shù)據(jù)，包括畢奧薩發(fā)特計算。否則，在執(zhí)行RESUME操作后，畢奧薩發(fā)特計算的數(shù)據(jù)會丟失。（結(jié)果中為0值）3.定義磁場分析選項，進行三步求解：命令：MAGSOLV(設(shè)OPT域為4)GUI:Main MenuSolution-Load St

31、ep Opts-Magnetics-Static Analy-Opt and Solv4.完成求解命令：FINISHGUI: Main MenuFinish 計算電感矩陣和磁鏈使用LMATRIX宏命令可以計算線圈系統(tǒng)的微分電感矩陣和每個線圈中的總磁鏈。參見ANSYS理論手冊命令：LMATRIXGUI：Main MenuSolution-Solve-Electromagnet-Static Analysis-Induct Matrix計算計算多線圈系統(tǒng)的微分感應(yīng)矩陣和每個線圈中的總磁鏈需要多個處理步驟。首先應(yīng)對線圈單元指定部件名，定義名義電流，然后針對一工作點進行名義求解，詳見第11章“磁宏”。

32、 觀察結(jié)果(RSP, DSP, 或 GSP 方法分析)3-D靜態(tài)磁場分析（標量位方法）的計算結(jié)果包括：主數(shù)據(jù)：節(jié)點磁標勢（MAG）導(dǎo)出數(shù)據(jù)：節(jié)點磁通量密度（BX,BY,BZ,BSUM）節(jié)點磁場強度（HX,HY,HZ,HSUM）節(jié)點磁力（FMAG: X,Y,Z分量和SUM）節(jié)點感生磁通量（FLUX）等等每種單元都有其他特定的輸出數(shù)據(jù)，詳見ANSYS單元手冊。計算結(jié)果可在通用后處理器中觀看：命令：/POST1GUI: Main MenuGeneral Postproc.1 讀入數(shù)據(jù)若希望在POST1后處理器中查看結(jié)果，進行求解后的模型數(shù)據(jù)庫必須存在。同時，結(jié)果文件Jobname.RMG也應(yīng)該存在。

33、方式如下：命令：SETGUI:Utility MenuListResultsLoad Step Summary如果模型不在數(shù)據(jù)庫中，需用RESUME命令后再用SET命令或其等效路徑讀入需要的數(shù)據(jù)集。命令：RESUMEGUI:Utility MenuFileResume Jobname.db.2 磁力線用標量位方法計算靜態(tài)電磁場很難得到磁力線分布，用磁通密度矢量方式顯示。.3 矢量顯示矢量顯示(不要與矢量模式混淆)可以方便地觀看一些矢量（如B, H和FMAG）的大小和方向。命令：PLVECTGUI:Main MenuGeneral PostprocPlot ResultsUser-Defined

34、Main MenuGeneral PostprocPlot ResultsPredefinedUtility MenuPlotResultsVector Plot對于矢量列表顯示，使用下列方式：命令：PRVECTGUI:Main MenuGeneral PostprocList ResultsVector DataUtility MenuListResultsVector Data.4 等值線顯示等值線幾乎可以顯示任何結(jié)果數(shù)據(jù)（如磁通密度，磁場強度，總電流密度（JTZ）。命令：PLNSOLPLESOLGUI:Utility MenuPlotResultsContour PlotElem Sol

35、utionUtility MenuPlotResultsContour PlotNodal Solution注意：導(dǎo)出數(shù)據(jù)（如磁通密度和磁場強度）的等值線顯示是在節(jié)點上作平均后的數(shù)據(jù)。在PowerGraphics模式（缺省值）下，可以觀察考慮了材料不連續(xù)的任何位置的節(jié)點平均值.5 帶電粒子示蹤在ANSYS基本過程指南的“通用后處理器POST1”和“建立幾何顯示結(jié)果”中還詳細介紹了怎樣以圖形的方式顯示帶電粒子在磁場中的軌跡。.6 列表顯示將計算得到的數(shù)據(jù)結(jié)果列表顯示：命令：PRESOL,PRNSOL,PRRSOLGUI: Main MenuGeneral PostprocList Results

36、Element SolutionMain MenuGeneral PostprocList ResultsNodal SolutionMain MenuGeneral PostprocList ResultsReaction Solu列表顯示的數(shù)據(jù)可以是未排序的，也可用下列命令分別按節(jié)點或單元排序：命令：ESORT,NSORTGUI:Main MenuGeneral PostprocList ResultsSort ElemMain MenuGeneral PostprocList ResultsSort Nodes.7 電磁力如計算前給模型加了前面所述的計算力的邊界條件，則可用FMAGSUM

37、命令將作用到部件上的Maxwell力和虛功力求和：命令：FMAGSUMGUI: Main MenuGeneral PostprocElec&Mag Calc-2D and 3D-Comp.Force Maxwell力是對所有曾加過MXWF面標志的單元計算的磁力，先選擇這樣的單元，再用下列命令可看詳細的Maxwell力數(shù)據(jù)：命令：FRNSOL,fmagGUI: Main MenuGeneral PostprocList ResultsNodal Solution只有對這些力求和才能得到合力，這需要先用ETABLE命令將Maxwell力數(shù)據(jù)讀入到單元表中，然后再用SSUM命令求和：命令：ETABL

38、EGUI: Main MenuGeneral PostprocElement TableDefine Table命令：SSUMGUI:Main MenuGeneral PostprocElement TableSum of Each Item虛功力是對其周圍的空氣元加了MVDI標志的物體計算的磁力，可通過單元的NMISC記錄號獲得有關(guān)虛功力的詳細信息：命令：PRETABGUI: Main MenuGeneral PostprocElement TableList Elem Table.8 其他感興趣項的計算在后處理中，從數(shù)據(jù)庫獲得的數(shù)據(jù)，你能計算許多其他感興趣的項目。ANSYS提供下面的宏命令

39、自動地執(zhí)行計算：EMAGERR宏在電磁或靜電場分析中計算相對誤差SENERGY宏計算存儲磁能MMF宏沿一路徑計算磁動勢關(guān)于這些宏請詳見本手冊第11章或ANSYS命令手冊。5.4 算例-3D靜態(tài)磁分析例題 問題描述本例計算螺線管（如圖4所示）銜鐵所受磁力和線圈電感，線圈為直流激勵，產(chǎn)生力驅(qū)動銜鐵。線圈電流為安，500匝。由于對稱性，只分析第一象限的1/4模型。.1 材料性質(zhì)空氣相對磁導(dǎo)系數(shù)為1.0磁極和銜鐵曲線數(shù)據(jù)如下（工作范圍0.7）：B(T)H(A/m)B(T)H(A/m)0.703551.7576500.804051.80101000.904701.85130001.005551.9015

40、9001.106731.95211001.208362.00263001.3010652.05329001.3512202.10427001.4014202.15617001.4517202.20843001.5021302.251100001.5526702.301350001.6034802.412000001.6545002.694000001.7059503.22800000.2 方法與假定本分析使用智能網(wǎng)格劃分（LVL=8），實際工程應(yīng)用中采用更細網(wǎng)格（LVL=6）。設(shè)定全部面為通量平行，這是自然邊界條件，自動得到滿足。為避免出現(xiàn)病態(tài)矩陣，要把其中一個節(jié)點施加約束，即Mag=0。.3

41、 希望的計算結(jié)果虛功力(z方向) = -11.928 NMaxwell力(z方向) = -11.214 N電感= 0.012113 h計算結(jié)果要乘以4，因為是采用的1/4對稱模型。X,Y方向的力不作計算。關(guān)于本例題的詳細描述，參見Gyimesi, M. and Ostergaard, D., Non-Conforming HexahedralEdge Elements for Magnetic Analysis, IEEE Transactionson Magnetics, Vol. 34, No. 5 (1998). GUI實現(xiàn)步驟 1: 開始分析1.激活A(yù)NSYS程序.2.選擇Run In

42、teractive Now.3.當GUI界面出現(xiàn)后，選擇Utility Menu FileChange Title. 4.輸入標題“3-D Static Force Problem - Tetrahedral”5.點擊OK.6.選擇Main MenuPreferences. GUI參數(shù)選擇對話框出現(xiàn)。選擇Electromagnetic: Magnetic-Nodal. 點擊OK.步驟2: 定義分析參數(shù)1.選菜單路徑Utility MenuParametersScalar Parameters.2.輸入下列參數(shù)值.(輸入完畢敲擊ENTER)n = 500 (線圈匝數(shù))i = 6 (每匝電流)3.

43、點擊Close步驟 3: 定義單元類型1.選擇Main MenuPreprocessorElement TypeAdd/Edit/Delete. 2.點擊Add. 3.在滾動欄, 點擊Magnetic Scalar和Scalar Brick 96 (SOLID96).4.點擊OK.5.點擊Close步驟 4: 定義空氣和鋼的材料屬性1.選擇Main MenuPreprocessorMaterial PropsMaterial Models.2.在材料窗口,依次雙擊以下選項: Electromagnetics, Relative Permeability, Constant. 3.MURX (R

44、elative permeability)輸入 1,點擊OK.在定義材料的窗口的左邊區(qū)域顯示的材料號為1.4.選擇MaterialNew Model. 點擊OK以定義2號材料. 在定義材料的窗口的左邊區(qū)域顯示的材料號為2.5.在定義材料的窗口雙擊B-H curve.6.輸入鋼的H和B值, 若要增加更多的值，移動光標到最低行，然后點擊Add Point . 點擊OK.7.選擇 menu path EditCopy. 選擇 2作為源材料號，輸入3 作為目標材料號，點擊OK. 在定義材料的窗口的左邊區(qū)域顯示材料號為3.8.選擇菜單路徑MaterialExit9.點擊ANSYS Toolbar的SAV

45、E_DB.步驟 5: 建立電極模型1.選擇Utility MenuPlotCtrlsNumbering.2.點擊Volume.3.點擊OK.4.選擇Main MenuPreprocessor-Modeling-Create -Volumes-BlockBy Dimensions.5.在X coordinates 區(qū)域, 輸入 0 和 63.5;在Y coordinates區(qū)域, 輸入 0 和 25/2; 在Z coordinates 區(qū)域, 輸入 0 和 25.6.點擊OK.7.選擇Utility MenuPlotCtrlsPan, Zoom, Rotate.8.點擊Iso鍵, 再點擊Clos

46、e.9.選擇Main MenuPreprocessor-Modeling-Create -Volumes-BlockBy Dimensions. 10.在 X coordinates 區(qū)域, 輸入 38.5 和 63.5; 在 Y coordinates 區(qū)域, 輸入 0 和 25/2; 和在 Z coordinates 區(qū)域, 輸入 25 和 125.11.點擊 OK. 12.選擇Main MenuPreprocessor-Modeling-Create -Volumes-BlockBy Dimensions. 13.在 X coordinates 區(qū)域, 輸入 13.5 和 63.5; 在

47、 Y coordinates 區(qū)域, 輸入 0 和 25/2; 在 Z coordinates 區(qū)域, 輸入 125 和 150.14.點擊OK.15.選擇Main MenuPreprocessor-Modeling-Operate -Booleans-GlueVolumes. 16.點擊Pick All.步驟 6:建立銜鐵、空氣的幾何模型并壓縮編號1.選擇Main MenuPreprocessor-Modeling-Create -Volumes-BlockBy Dimensions.2.在 X coordinates 區(qū)域, 輸入 0 和 12.5; 在 Y coordinates 區(qū)域,

48、 輸入 0 和 5;在 Z coordinates 區(qū)域, 輸入 26.5 和 125.3.點擊 OK. ANSYS 圖形輸出窗口顯示電極體和銜鐵體(volume 1).4.選擇Utility MenuPlotVolumes.5.選擇Main MenuPreprocessor-Modeling-Create -Volumes-BlockBy Dimensions. 6.在 X coordinates 區(qū)域, 輸入 0 和 13; 在 Y coordinates 區(qū)域, 輸入 0 和 5.5; and 在 Z coordinates 區(qū)域, 輸入 26 和 125.5.7.點擊 OK. ANSY

49、S 圖形輸出窗口顯示電極、銜鐵及周圍空氣組成的實體.8.選擇Main MenuPreprocessor-Modeling-Operate -Booleans-OverlapVolumes. 9.點取 (或在input窗口輸入)體 1 和 2.10.點擊OK.11.選擇Utility MenuPlotVolumes.12.選擇Main MenuPreprocessorNumbering CtrlsCompress Numbers.13.在Item to be compressed (Label)區(qū)域設(shè)置為Volumes.14.點擊 OK.15.選擇Main MenuPreprocessor-Mo

50、deling-Create -Volumes-CylinderPartial Cylinder.16.設(shè)置下列值. 完成后點擊OKRad-1 域：0Theta-1域：0Rad-2域：100Theta-2域：90Rad-1 域：017.選擇Main MenuPreprocessor-Modeling-Operate -Booleans-OverlapVolumes. 18.點擊 Pick All.19.選擇Main MenuPreprocessorNumbering CtrlsCompress Numbers. 20.確認Item to be compressed (Label) 區(qū)域設(shè)置為Vo

51、lumes.21.點擊 OK.22.點擊ANSYS Toolbar中的SAVE_DB.步驟 7: 設(shè)置幾何體的屬性1.選擇Utility MenuPlotCtrlsPan, Zoom, Rotate.2.旋轉(zhuǎn)模型，以便于拾取電極和銜鐵3.關(guān)閉Pan-Zoom-Rotate對話框.4.選擇Main MenuPreprocessor-Attributes-DefinePicked Volumes.5.點擊(或者在input窗口中輸入)銜鐵(volume 1).6.點擊OK.7.改變Material Number (MAT)區(qū)域設(shè)置為 3.8.點擊OK.9.選擇Main MenuPreprocess

52、or-Attributes-DefinePicked Volumes. 10.點擊(或者在input窗口中輸入)電極實體(volumes 3, 4, 和 5).11.點擊OK. 12.改變Material Number (MAT)區(qū)域設(shè)置為213.點擊OK.步驟 8: 劃分模型1.選擇Utility MenuSelectEverything.2.選擇Main MenuPreprocessorMeshTool. 彈出MeshTool菜單3.點擊SmartSizing.設(shè)置 SmartSizing滑動條為8.(對于實際工程問題，選更精細的等級，比如為 6.)4.確認在MeshTool中設(shè)置為Vol

53、umes, Tet, 和Free.5.點擊 MESH.6.點擊 Pick All. 窗口中顯示劃分后的網(wǎng)格.如果在這個過程中出現(xiàn)提示詢問要不要繼續(xù)進行，則點擊 Yes.關(guān)閉出現(xiàn)的警告信息。點擊 Close 關(guān)閉MeshTool.7.選擇Utility MenuPlotCtrlsNumbering. 對Elem/Attrib numbering, 選擇材料號. 對Numbering shown with, 選擇Colors only. 點擊 OK.8.選擇Utility MenuPlotElements.步驟 9: 把銜鐵（Armature）定義為一個部件（Component）并施加力標志1.選

54、擇Utility MenuSelectEntities. 2.設(shè)置頂上的空格中為Elements，第二個空格為By Attributes, 確認是按材料號選擇。設(shè)置Min,Max,Inc區(qū)域為3.3.點擊 OK.4.選擇Utility MenuSelectComp/AssemblyCreate Component. 5.在 Component name 區(qū)域輸入“arm”并設(shè)置Component is made of 區(qū)域為“Elements”.6.點擊OK.7.選擇Main MenuPreprocessorLoads-Loads-Apply -Magnetic-FlagComp. Force/Torque. 8.在Component name區(qū)域中選擇“arm”.9.點擊OK. 出現(xiàn)一個消息框，提示為“force boundary conditions have been applied