ansys大作业ANSYS电磁场分析及与ansoft仿真分析结果比较.docx

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ansys大作业ANSYS电磁场分析及与ansoft仿真分析结果比较

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：

21225169

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ansoftMaxwell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，

=1000），线圈是可视为均匀材料，空气区为自由空间（

），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：

Mainmenu>preferences

第二步：

定义所有物理区的单元类型为PLANE53

Preprocessor>Elementtype>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>MaterialProps>

•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>ByDimensions

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PickAll

第七步:

平面要求与物理区和材料联系起来

Preprocessor>Meshing>MeshingAttributes>PickedAreas

用鼠标点取衔铁平面

Preprocessor>Meshing>MeshingAttributes>PickedAreas

选取线圈平面

第八步：

加磁通量平行边界条件

Preprocessor>Solution>Defineloads>apply>magnetic>boundary>VectorPoten>Fluxpar’1>Onlines

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>SizeCntrls>smartsize>basic

第十步：

网格生成

Preprocessor>Meshing>Mesh>Areas>Free>

PickAll

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>CreateComponent

第十二步：

加力边界条件标志

Preprocessor>Solution>Defineloads>apply>magnetic>Magnetic>Flag>CompForce

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>OperateOperate>CalcGeometricItems>OfAreas

选择OK

（3）将线圈面积赋予参数CAREA

Utility>Parameter>GetScalarData

第十四步：

把电流密度加到平面上

Preprocessor>Solution>Defineloads>Apply>Excitation>CurrDensity>OnAreas

第十五步：

solve进行计算

Preprocessor>Solution>solve>electromagnet>StaticAnalysis>Opt&Solve

第十六步：

后处理

（1）生成磁力线圈

GeneralPostproc>plotresults>ContourPlot>2Dfluxlines

（2）计算电磁力

GeneralPostproc>Elec&MagCalc>ComponentBased>Force

（3）显示总磁通密度值（BSUM）

GeneralPostproc>PlotResults>ContourPlot>NodalSolution

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。