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1、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
2、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=1000,线圈是可视为均匀材料,空气区为自由空间(1=r,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 menupreferences第二步:定义所有物理区的单元类型为 PLANE53 PreprocessorElementtypeAdd/Edit/Delete第三步:设置单元行为模拟模型的轴对称形状,选择 Option
3、s(选项第四步:定义材料PreprocessorMaterial 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PreprocessorModelingGreateAreaRectangleBy 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 PreprocessorModelingBooleansOperate OverlapAreas 按 Pick All第七步:平面要求与物理区和材料联系起来Prepr
4、ocessorMeshing Meshing AttributesPicked Areas用鼠标点取衔铁平面PreprocessorMeshing Meshing AttributesPicked Areas选取线圈平面第八步:加磁通量平行边界条件PreprocessorSolutionDefine loadsapplymagneticboundaryVectorPotenFlux par1On 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-MeshingSize Cntrlssmartsizebasic第十步:网格生成Preprocessor Mesh
5、ingMeshAreasFreePick 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Utilityselectentities(2选择与已选平面相对应的单元(3图示衔铁单元Utilityplotelements第十一步:使单元与衔铁组件联系起来UtilitySelectComp/AssemblyCreate Component第十二步:加力边界条件标志PreprocessorSolutionDefine loadsapplymagneticMagneticFlagComp Force第十三步:给线圈平面施加电流密度(1选择线圈平面UtilitySelectEntity(2得
6、到线圈截面积.PreprocessorModelingBooleansOperate OperateCalc Geometric ItemsOfAreas选择 OK(3将线圈面积赋予参数 CAREAUtilityParameterGet Scalar Data第十四步:把电流密度加到平面上Preprocessor SolutionDefine loadsApplyExcitationCurr DensityOn Areas第十五步:solve 进行计算Preprocessor Solution solveelectromagnetStatic AnalysisOpt&Solve第十六步:后处理
7、(1生成磁力线圈General Postprocplot resultsContour Plot2D flux lines(2计算电磁力General PostprocElec&Mag CalcComponent BasedForce(3显示总磁通密度值(BSUMGeneral PostprocPlot ResultsContour PlotNodal 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 anso
8、ft 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,IDEAS,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。