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ANSYS二维电场计算操作过程


电场有限元分析计算操作过程
电场计算分 h 方法 p 方法 2 种。其中 p 方法仅用于 3D,且其计算精度不受剖分单 元大小的影响,所以使用比较方法,h 方法可用于 2D 和 3D,但计算时需注意剖分单 元大小对计算结果的影响。 1 清空数据库开始新任务 utility menu→File→clear&Start New 选 Do not read file 点击 OK→Yes 2 定义作业名 utility menu→File→change Jobname 3 定义分析标题 utility menu→File→change Title 4 选择分析类型 Main Menu→Preprocessor Electric(静电场分析) h→method(h 方法) p→method Electr(p 方法静电场分析) 5 建立模型(在此介绍用 Auto CAD2007 建立二维模型) 注意:受 ANSYS 软件自身的约束所以要使模型简化(即用最简化的模型体现最真实的 实际情况) 5.1 将你要分析的对象用 CAD 画出,注:不同的材料要有自己独立的区域(即两种材料 不能共用同一条线),对于圆要画成四个圆弧组成。 5.2 画出模型的外边界:边界可以是铁心中心或则铁心外表面,油箱箱壁,或则为无 限远处(对分析结果没有影响处) 。 5.3 将所有模型全部炸开(没有“块”存在) ,创建面域:绘图→面域→将所有模型选 中,检查图形将多余的点、线以及重复或则不需要的块去掉,做到每种材料对应一个 块为准。 5.4 输出 Sat 文件: 文件→输出→文件类型→ACIS(*.sat) 文件名称及保存位置自己 设定。 6 导入模型 utility menu → File → Import→ Sat ?选择你保存的 sat 文件,点击试图方向中的 Front View. 7 缩放模型(待定) Main Menu→Preprocessor→Modeling→Operate→Scale→Areas(2D) Volomes(3D) 2D 时将 x,y 方向模型缩小 0.001 倍(由 mm 改为 m) 3D 时将 x,y,z 方向模型缩小 0.001 倍(由 mm 改为 m) 8 进行布尔运算 Main Menu→Preprocessor→Modeling→Operate→Booleans→Dverlap→Areas(2D) Volomes(3D) 9 压缩编号(可以省略) Main Menu→Preprocessor→Numbering ctrls→compress Numbers 10 定义材料种类和属性(电场计算中、电极可以当边界进行计算,如不当边界计算, 需定义材料的相对介电常数,此时可将相对介电常数定义为很大的值) 。 Main Menu→Preprocessor→Material Props→Material Models 电场计算中常用的材料属性就是 Electromagnetics→Relative Permittivity 相对介电常数 Constant (各自同性)(对于二维选此项即可)
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Orthotropic (各自异性) Anisotropic 常用材料ε 油: 2.2 纸: 4.4 油浸纸: 3.5 电缆纸: 3.6 对于金属件取 10e11 层压木:2.9 皱纹纸 2.9 11 定义单元类型和属性 Main Menu→Preprocessor→Element Type→Add/Edit/Delete→Add Electrostatic 中, 2D Qvad 121 3D Brick 122 3D Tet 123 h 法 2D PLANE 121 单元 四边形 8 节点 自由度为节点电压 3D SOLID122 单元 砖形 20 节点 自由度为节点电压 或 SOLID123 单元 四面体 10 节点 P 方法:3D SOLID127 单元 四面体 10 节点 自由度为节点电压 3D SOLID128 单元 六面体 20 节点 Add 单元类型和属性后点击 options Element behavior 选项中根据分析需要选择 plane(平面)或则 Axisymmetric(轴对称) 12 附单元及材料属性 Main Menu→Preprocessor→Meshing→Mesh Attributes→Picked Areas(2D) Picked Volomes(3D) 13 剖分 Main Menu→Preprocessor→Meshing→MeshTool 在 h 方法中,如果存在电场明显集中的情况,应减小剖分单元的尺寸再计算一次,以 确定误差。 对于模型不是很大可以用下列方法: Main Menu→Preprocessor→Meshing→Size cntrls→Smartsize→Basic→1(fine) Main Menu→Preprocessor→Meshing→Mesh→Areas→Free→Pick All→OK 13 定义边界 Main Menu → Solution(Preprocessor 中 也 有 选 项 ) → Define Loads → Apply → Electric→Boondary→Voltage→ on Nodes J-Normal(垂直边界) on Lines on Areas J-Parallel(平行边界、平行边界不需定义,自动满 足) 定义垂直边界之后,需在 Voltage→ on Keypoints on Nodes 中设置边界的 on Lines 电压值 on Areas 14 加载(只介绍加电压) Main Menu→Solution→Define Loads→Apply→Electric→Boondary→Voltage→ on Keypoints(点) on Nodes (节点) on Lines (线) on Areas (面)
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电压为有效值,单位 V 15 求解 15.1 选择分析类型 Main Menu→Solution→Analysis Type→New Analysis Steady-State(稳态)(对于二维电场可以近似为此种状态) Harmonic(谐性) 15.2 选择交流分析的求解器 Main Menu→Solution→Analysis Type→Analysis Options 用 Jacobi Conj Grad 求解器(对单场问题的求解速度快) 15.3 如采用 P 方法(P 方法仅用于 3D)定义载荷前选项 对于 P 方法求解,下列求解选项有效 ?指定收敛标准 ?指定 P 阶次控制 ?考虑奇异 15.4 求解 Main Menu→Solution→Solve→Current LS 16.显示结果 16.1 读入结果 Main Menu→General postproc→Read Results→First Set 16.2 显示结果 Main Menu→General postproc→Plot Results→Vector Plot→ Predefined Elec fulx dens D (电通密度) Flux&gradient Elec field EF (电场强度) 16.3 可以由下式计算电极之间的电容 1 We= C(V1-V0)2 We 为静电能 2 C=2We/(V1-V0)2 注意:在 ANSYS 中,只要选择谐性分析,则所有的载荷均应输入峰值,结果场强也为 峰值,但电场计算中为读结果方便,输入的是有效值,场强也为有效值。但 We 本来 应是有效值,这时则比实际值小 2 倍。 ( 2 )2=2,计算时要注意修正。 显示 We 1)选中全部单元 2)Main Menu →General Postproc →Element Table →Define Table →Add 选中 Energy(能量)如果不起名,能量表示为 SENE. 可在 Define Additional Elenent Table Items 对话框中结果显示的量起不同的名字, 然后按名字显示不同量的值。 3)Main Menu→General Postproc→Element Table →Sum of Each Item(所有单元求和) →Plot Elem Table(图形显示) →List Elem Table(列表显示)

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