ANSYS关于电场分析步骤及例子Word文件下载.docx

1、四边形壳，4节点表 5 特殊单元MATRIX50无（超单元）根据结构中包括的单元确定根据包含的单元类型决定INFIN1104或8节点每节点一个，可以是磁矢量位、温度、电压INFIN111六面体, 8 或20节点AX, AY, AZ磁矢量位、温度、标量电位或标量磁位表 6 通用电路单元CIRCU124无通用电路单元，最多可6节点每节点三个；可以是电势、电流或电动势降表7 带电压自由度单元的反作用力ElementKEYOPT （1）DOFsMaterial Property Input for VOLT DOFReaction ForceN/ATEMP, VOLTRSVX, RSVYElectri

2、c Current Flabel=AMPS RSVXRSVX, RSVY, RSVZPLANE531VOLT, AZElectric Current Flabel=AMPSSOLID97AX ,AY, AX, VOLT4AX, AY, AZ, VOLT, CURRSOLID117AZ,VOLTVOLTPERX, PERYElectric Charge Flabel=CHRG PERX, PERY, PERZSOLID127SOLID128012VOLT, CURR, EMFCIRCU1250 or 1TRANS126UX-VOLT, UY-VOLT, UZ-VOLTPLANE1367UX, U

3、Y, UZ, VOLTNegative Electric Charge Flabel=AMPS UX,UY, UZ, TEMP, VOLT, MAGTEMP, VOLT, MAG39RSVX, RSVY, RSVZ SOLID62UX, UY,UZ, AX, AY, AZ, VOLTElectic Current Flabel=AMPS 2稳态电流传导分析简介稳态电流传导分析可以分析计算直流电流和电压降产生的电流密度和电位分布。可以进行两种加载：电压和电流。稳态电流传导分析认为电压和电流成线性关系，即电流与所加电压成正比。稳态电流传导分析的步骤稳态电流传导分析有三个主要的步骤：1.建立模型2.

4、加载并求解3.观察结1. 建立模型建立模型，定义工作文件名和标题：命令：/FILNAME, /TITLEGUI：Utility MenuFileChange JobnameChange Title在GUI参数选择框中选择Electric选项。以便能够选择需要的单元。GUI:Main MenuPreferencesElectromagneticsElectric然后按照ANSYS建模与分网指南中的描述定义单元类型、定义材料特性并建立几何模型。在电流传导分析中，可以使用下列单元：LINK68：三维二节点热/电线单元PLANE67：二维四节点热/电四边形单元SOLID5：三维八节点结构/热/磁/电六

5、面体单元SOLID69：三维八节点热/电六面体单元SOLID98：三维十节点结构/热/磁/电四面体单元SHELL157：三维四节点热/电壳单元MATRIX50：三维超单元单元的详细介绍可参看前面单元表。必须只定义一种材料特性：电阻（RSVX），它可以是和温度有关的。2. 加载并求解此步骤定义分析类型及其选项、给模型加载、定义载荷步选项并求解：进入SOLUTION处理器命令：/SOLUSolution定义分析类型作下列任何一个操作： 在GUI方式下，选择路径：SolutionNew Analysis并选择Static分析。 如果是一个新的分析，执行下列命令：ANTYPE,static,new如果

6、是需要重启动一个前面做过的分析（如施加了另外一种激励），使用命令ANTYPE,STATIC,REST。如果先前分析的结果文件Jobname.EMAT, Jobname.ESAV, 和Jobname.DB还可用，就可以重启动分析。定义分析选项选择方程求解器（系统缺省使用Frontal求解器）。EQSLVAnalysis Options加载电流电流（AMPS）是经常加在模型边界上的集中节点载荷（AMPS仅仅是一个载荷标志，和单位制无关），正值代表电流流入节点，负值代表流出节点。如果是均匀电流密度分布，应该耦合节点上的VOLT自由度，再将总电流加到某一个节点上去。F Main Menu-Loads-

7、Apply-Electric-ExcitationCurrent电压（VOLT）是经常加在模型边界上的DOF约束，一个典型的应用是说明导体的一端电压值为零（接地端），另一端为一给定电压。DCharge备份数据用工具条中的SAVE_DB按钮来备份数据库，如果计算机出错，可以方便的恢复需要的模型数据。恢复模型时，用下面的命令：RESUMEResume Jobname.db开始求解SOLVECurrent LS施加其它载荷条件如果希望进行其他加载情况的计算，可以从这里再按照上述步骤操作即可。完成求解FINISHFinish观看结果ANSYS把结果文件写入Jobename.RST中，数据有：主数据：节

8、点电压（VOLT）导出数据：节点和单元电场（EFX,EFY,EFZ,EFSUM）单元电流密度（JSX,JSY,JSZ,JSSUM）单元焦耳热（JHEAT）节点感生电流进入后处理器：/POST1General Postproc在POST1中读结果在POST1中后处理数据时，数据库中的模型数据一定要与结果数据相统一，且存在Jobname.RST文件。用RESUME命令读入模型数据，用SET命令读入结果数据。用下列命令把希望的时间点的结果读入数据库：SET,TIME Utility MenuListResultsLoad Step Summary如果没有数据和指定的时间点对应，程序自动进行线性插值以

9、得到在指定的时间点处的数据。处理杆单元（LINK68）时，为了得到导出数据，必须使用下列命令读结果到数据库中：ETABLEMain menuGeneral PostprocElement TableDefine TablePLETABPlot ResultsElem TablePlot Elem TablePRETABList ResultsList Elem TableElem Table Data等值线显示：PLESOL, PLNSOLElement SolutionNodal Solu矢量（箭头）显示：PLVECTPredifinedUser Defined列表显示：PRESOL, PR

10、NSOL, PRRSOLReaction Solu其他后处理，请参见ANSYS基本过程手册。电流传导分析的其他例题VM117 网路中的电流VM170 正方形电流环中的磁场VM173 电线中心线温度静电场分析（h方法）静电场分析用以确定由电荷分布或外加电势所产生的电场和电场标量位（电压）分布。该分析能加二种形式的载荷：电压和电荷密度。静电场分析是假定为线性的，电场正比于所加电压。静电场分析可以使用两种方法：h方法和p方法。h方法静电场分析中所用单元表1. 二维实体单元形状或特征每个节点上的电压表2. 三维实体单元砖形（六面体），20节点表3. 特殊单元取决于构成本单元的单元取决于构成本单元的单元

11、类型每个节点1个；磁矢量位，温度，或电位六面体，8或20节点AX、AY、AZ磁矢势，温度，电势，或磁标量势INFIN9平面，无界，2节点AZ磁矢势，温度INFIN47四边形4节点或三角形3节点h方法静电场分析的步骤静电场分析过程由三个主要步骤组成：1.建模2.加载和求解3.观察结果建模定义工作名和标题：/FILNAME，/TITLE如果是GUI方式，设置分析参考框：Electromagnetics：对于静电分析，必须定义材料的介电常数（PERX），它可能与温度有关，可能是各向同性，也可能是各向异性。对于微机电系统（MEMS），最好能更方便地设置单位制，因为一些部件只有几微米大小。详见下面MKS

12、制到MKSV制电参数换算系数和MKS制到MSVfA制电参数换算系数表表4 MKS制到MKSV制电参数换算系数表电参数MKS制量纲乘数MKSV制V（kg）（m）2/（A）（s）3（kg）（m）2/（pA）（s）3A1012pA电荷C（A）（s）pC（pA）（s）导电率S/m（A）2（s）3/（kg）（m）3106pS/m（pA）2（s）3/（kg）（m）3电阻率m（kg）（m）3/（A）2（s）310-6Tm）3/（pA）2（s）3介电常数1F/m（A）2（s）4/（kg）（m）3pF/（pA）2（s）2/（kg）（能量J（kg）（m）2/（s）2pJm）2/（s）2电容（A）2（s）4/（kg

13、）（m）2pF（pA）2（s）4/（kg）（m）2电场V/m（kg）（m）/（s）3（A）V/m）/（s）3（pA）通量密度C/（m）2（A）（s）/（m）2pC/（pA）（s）/（自由空间介电常数等于8.0854E-6pF/m 表5 MKS制到MKS 制MSVfA制（g）（m）2/（fA）（s）31015fAfC（fA）（s）109fS/（fA）2（s）3/（g）（Kg）（m）3/（A）2（s）310-9-m）3/（fA）2（s）3介电常数fF/（fA）2（s）2/（g）（fJfF（fA）2（s）4/（g）（m）/（s）3（fA）103fC/（fA）（s）/（自由空间介电常数等于8.0854

14、E-3fF/加载荷和求解本步定义分析类型和选项、给模型加载、定义载荷步选项和开始求解。进入求解处理器选择下列方式之一：选菜单路径Main MenuNew Analysis并选择静态分析ANTYPE，STATIC，NEW如果你要重新开始一个以前做过的分析（例如，分析附加载荷步），执行命令ANTYPE，STATIC，REST。重启动分析的前提条件是：预先完成了一个静电分析，且该预分析的Jobname. EMAT，Jobname. ESAV和Jobname.DB文件都存在。可以选择波前求解器（缺省）、预条件共轭梯度求解器（PCG）、雅可比共轭梯度求解器（JCG）和不完全乔列斯基共轭梯度求解器（ICC

15、G）之一进行求解：如果选择JCG求解器或者PCG求解器，还可以定义一个求解器误差值，缺省为1.0-8。静电分析中的典型载荷类型有：14.3.2.4.1 电压（VOLT）该载荷是自由度约束，用以定义在模型边界上的已知电压：Loads-Electric-Boundary -Voltage-电荷密度（CHRG）-Charge-On Nodes面电荷密度（CHRGS）SF-Electric-Excitation-Surf Chrg Den-Maxwell 力标志（MXWF）这并不是真实载荷，只是表示在该表面将计算静电力分布，MXWF只是一个标志。通常，MXWF定义在靠近“空气-电介质”交界面的空气单元

16、面上，ANSYS使用Maxwell应力张量法计算力并存储在空气单元中，在通用后处理器中可以进行处理。FMAGBC-Electric-Flag-Maxwell Surf-option无限面标志（INF）这并不是真实载荷，只是表示无限单元的存在，INF仅仅是一个标志。-Infinite Surf-option体电荷密度（CHRGD）BF，BFE-Charge Density-option另外，还可以用命令BFL、BFL、BFV等命令分别把体电荷密度加到实体模型的线、面和体上。定义载荷步选项对于静电分析，可以用其它命令将载荷加到电流传导分析模型中，也能控制输出选项和载荷步选项，详细信息可参见第16章“分析选项和求解方法”保存数据库备份使用ANSYS工具条的SAVE_DB按钮来保存一个数据库备份。在需要的时候可以恢复模型数据：结束求解观察结果AN