ANSYS电磁场分析指南 第十七章 其它分析选项和求解方法
第十七章其它分析选项和求解方法
17.1 引言
本章叙述ANSYS程序用于电磁、电场、静电场和电流分析的加载选项和其它求解方法。所有这些分析类型，都可以使用ANSYS命令而不用GUI菜单路径来对边界条件和载荷进行施加、删除、列表显示或运算操作，本章就是描述应该使用哪些命令。本章也解释每种分析类型的有效的载荷步选项。载荷步选项用于控制如何施加载荷，它们包括：
·时间和时间步
·子步数
·载荷的阶跃或斜坡变化
·收敛容差（对非线分析）
·输出控制
另外，对于2-D和3-D静磁分析（标量势法、棱边单元法或矢量势法），还有另外一种求解选择，即，可通过人工控制求解顺序而不是让程序自动控制求解分析（用MAGSOLV命令或其菜单Main Menu>Solution>-Load Step
Opts-Magnetics>-Static Analy-Opt and Solv可让程序自动控制求解分析）。本章描述这种人工方法所要求的菜单路径或命令。
本章信息按分析类型编排，例如，首先是2-D静磁分析的全部加载和求解选项，接着是3-D标量势法磁分析的全部加载和求解选项，以此类推。
17.2 2-D静磁分析加载选项
2-D静磁分析对载荷的施加、删除、列表显示、传递、或缩放，可用的命令如下。关于这些命令的详细描述以及它们相应的菜单路径请参见ANSYS命令手册。
注意：对于这类分析，约束载荷为磁矢量自由度（AZ），力载荷为电流段（CSGX），表面载荷为Maxwell面（MXWF）和无限表面（INF），体载荷为源电流密度（JS）、磁虚位移（MUDI）、和电压降（VLTG）。
17.2.1 在关键点上加载：
所执行的任务相应的命令
加约束DK
删除约束DKDELE
列表显示约束DKLIST
传递约束DTRAN
加力FK
删除力FKDELE
列表显示出力FKLIST
传递力FTRAN
加体载荷BFK
删除体载荷BFKDELE
列表显示体载荷BFKLIST 传递体载荷BFTRAN
17.2.2在线上加载：
所执行的任务相应的命令加约束DL
删除约束DLDELE
列表显示约束DLLIST
传递约束DTRAN
加面载荷SFL
删除面载荷SFLDELE
面载荷列表显示SFLLIST 传递面载荷SFTRAN
加面载荷设置SFGRAD
加体载荷BFL
删除体载荷BFLDELE
列表显示体载荷BFLLIST 17.2.3 在面上加载：
所执行的任务相应的命令加约束DA
删除约束DADELE
列表显示约束DALIST
传递约束DTRAN
加面载荷SFA
删除面载荷SFADELE
面载荷列表显示SFALIST 传递面载荷SFTRAN
加面载荷设置SFGRAD
加体载荷BFA
删除体载荷BFADELE
列表显示体载荷BFALIST
17.2.4 在体上加载：
所执行的任务相应的命令加体载荷BFV
删除体载荷BFVDELE
列表显示体载荷BFVLIST 17.2.5 在节点上加载：所执行的任务相应的命令加约束D
删除约束DDELE
列表显示约束DLIST
缩放约束DSCALE
加约束设置DSYM，DCUM
加力F
删除力FDELE
列表显示力FLIST
缩放力FSCALE
加力设置FCUM
加面载荷SF
删除面载荷SFDELE
列表显示面载荷SFLIST
缩放面载荷SFSCALE
加面载荷设置SFCUM，SFGRAD 加体载荷BF
删除体载荷BFDELE
体载荷列表显示BFLIST
缩放体载荷BFSCALE
17.2.6 在单元上加载：
所执行的任务相应的命令
加面载荷SFE
删除面载荷SFEDELE
列表显示面载荷SFELIST
缩放面载荷SFESCALE
加面载荷设置SFCUM，SFFUN，SFGRAD
加体载荷BFE
删除体载荷BFEDELE
列表显示体载荷BFELIST
缩放体载荷BFESCALE
加体载荷设置BFECUM
17.3 2-D静磁分析的另外一种求解方式
本手册第2章叙述了如何使用MAGSOLV命令或它的等效菜单路径来快速求解2-D静磁分析，本节解释如何人工地用两步求解顺序来进行求解。
17.3.1 给第一步解算定义载荷步选项
可以给2-D静磁分析定义通用或非线性载荷步选项。
17.3.1.1 通用选项
在非线性静磁分析中，一般都要使用通用选项，这些选项是：
·子载荷步数或时间步长
一个非线性分析要求在每个载荷步内有多个子步，以便ANSYS能逐步地施加所定义的载荷，从而得到精确的结果。缺省为每载荷步内程序只使用一个子步。
命令：NSUBST
GUI：Main Menu>Solution>Load Step Opts-Time/Frequenc>Time and Substps
·阶跃或斜坡加载
如果为阶跃加载，则在第一子步就加上全载荷值，且载荷值在其余子步保持不变。
如果为斜坡加载（缺省），则每个子步都逐步增加载荷值。要定义到底是阶跃型或是斜坡型加载，可用KBC命令或使用上述TIME 命令的GUI路径。
17.3.1.2 非线性选项
第一次求解所仅有的非线性载荷步选项是平衡迭代数。缺省的平衡迭代数是每子步25次平衡迭代，但该第一步求解是不需要收敛的，故推荐每子步执行一次平衡迭代即可。
用下面方法之一来定义平衡迭代数：
命令：NEQIT
GUI：Main Menu>Solution>Nonlinear>Equilibrium Iter
17.3.2 写载荷数据或开始求解
对第一步近似求解可以将载荷数据写到载荷步文件中，或者立即开始求解第一载荷步，用下面的方法之一可以把载荷数据写入载荷步文件：
命令：LSWRITE
GUI：Main Menu>Solution>Write LS File
用下面方法之一来立即求解该载荷步：
命令：SOLVE
GUI：Main Menu>Solution>Current LS
17.3.3 给第二个载荷步定义载荷步选项
可以对第二个载荷步定义通用选项、非线性选项、输出控制等。
17.3.3.1 通用选项
通用选项在此用以定义子步数（用NSUBST命令或其等效菜单路径），对第二个载荷步，只需定义一个子载荷步即可。
17.3.3.2 非线性选项
该选项主要是确定平衡迭代的选项，对于第二步求解，整个子步定义5到10次平衡迭代。其他非线性载荷步选取项包括：
·收敛容差
当满足规定的收敛标准时，ANSYS才认为一个非线性求解是收敛的。收敛检查可以基于磁势、电流段、或二者兼有，用户需要为收敛检查项定义一个典型值（VALUE），并为该典型值定义一个容差（TOLER），最后的收敛准则由VALUE*TOLER 给出。例如，若定义5000作为电流段典型值，定义0.001作为容差，则电流段收敛标准将是5.0。
对于各种势的收敛检查，ANSYS将两次连续平衡迭代之间节点势的改变量
（ΔA=A
i -A
i-1
）与收敛标准比较。对于电流段的收敛检查，ANSYS将不平衡载荷
矢量与收敛标准进行比较，不平衡载荷矢量是外加电流（段）和内部（计算）电流（段）两者之间的差值。对于2-D静磁分析，ANSYS推荐基于电流段的收敛检查。
ANSYS提供了两种定义收敛容差的方式，分别是：
命令：CNVTOL
GUI：Main Menu>Solution>Nonlinear>Convergence Crit
·终止一个不收敛求解
如果ANSYS在规定平衡迭代数内，其解不收敛，ANSYS要么中断求解，要么继续求解下一载荷步，这要根据所定义的中断准则而定。
定义中断准则的方式是：
命令：NCNV
GUI：Main Menu>Solution>Nonlinear>Criteria to Stop
17.3.3.3 输出控制
ANSYS提供如下三种进行输出控制的方式：
·控制打印输出
这种选项控制在打印输出文件（Jobname.OUT）中的结果数据：
命令：OUTPR
GUI：Main Menu>Solution>Load Step Opts>Output Ctrls>Solu Printout
·控制数据库和结果文件输出
这种选项控制保存在结果文件（Jobname.RMG）中的数据：
命令：OUTRES
GUI：Main Menu>Solution>Load Step Opts>Output Ctrls>DB/Results File
·外推结果
该选项通过把单元积分点结果拷贝到节点而不是外推到节点的方式来观察单元积分点结果（缺省是用外推方式）：
命令：ERESX
GUI：Main Menu>Solution>Load Step Opts>Output Ctrls>Integration Pt
17.3.4 写载荷数据或开始求解
对第二步求解可以将载荷数据写到载荷步文件中，或者立即开始求解，用下面的方法之一可以把载荷数据写入载荷步文件：
命令：LSWRITE
GUI：Main Menu>Solution>Write LS File
用下面方法之一来立即求解该载荷步：
命令：SOLVE
GUI：Main Menu>Solution>Current LS
17.3.5 开始求解
只有当在上面只写了载荷步文件而没有用SOLVE命令或它的等效菜单路径来立即求解载荷步时，才需执行此步。用下面方法之一，开始求解全部载荷步：
命令：LSSOLVE
GUI：Main Menu>Solution>From LS Files
一个2-D静磁分析典型的求解命令顺序如下：
/solu
nsubst,3! Three substeps
neqit,1! One equilibrium iteration
outres,all,none! Do not save results
solve! Solve the analysis
nsubst,1! One substep
neqit,20! Up to 20 equilibrium iterations
cnvtol,csg,,le-3! Convergence criteria
outres,all,last! Save converged solution
solve! Solve
finish
17.42-D或3-D谐波磁分析（MVP方法）的加载选项
对于2-D谐波磁分析或3-D基于节点方法的谐波磁分析，可以定义如下载荷：
·约束：矢势（AZ）或时间积分标量势（VOLT）
·力：电流段（CSGX）或电流（AMPS）
·体载荷：源电流密度（JS）或电压降（VLTG）
用本章前面“2-D静磁分析加载选项”一节中列出的命令来对载荷进行施加、删除、列表显示、操作运算、或进行加载设置。其差别只是不能用SF族命令，因为谐波分析不处理面载荷。
17.5 2-D或3-D谐波磁分析（MVP方法）的载荷步选项
可以定义动态选项、通用选项、和输出控制
17.5.1 动态选项
）。利用下面方法该分析类型的动态选项仅为谐波载荷的分析频率范围（H
Z
之一，定义分析频率范围：
命令：HARFRQ
GUI：Main Menu>Solution>-Load Step Opts-Time/Frequenc>Freg and Substps
17.5.2 通用选项
在此有两种通用选项：谐波求解数、载荷变化方式（阶跃或斜坡）。
可以定义任意数量的谐波求解数。ANSYS程序在用户定义的频率范围内平均分布谐波求解数（或子步）。例如，如果定义的频率范围为50到60 H
，定义的
Z
处的谐波求解数为10，则程序将分别计算频率在51、52、53、…、59和60 H
Z
响应，对于频率范围的下限值（此处为50）则不做计算。
缺省的载荷变化方式是斜坡变化，即载荷值随每个子步逐渐增加。如果使用阶跃加载方式，则在频率范围内全部子步都保持相同载荷值。用下面的方法之一载荷变化方式：
命令：KBC
GUI：Main Menu>Solution>-Load Step Opts-Time/Frequenc>Time-Time Step
Main Menu>Solution>-Load Step Opts-Time/Frequenc>Time and Substps
17.5.3 输出控制
可以控制打印输出、控制数据库和结果文件输出以及外推结果，详见本章第三节。
17.62-D或3-D瞬态磁分析（MVP方法）的加载选项
可以对2-D瞬态磁分析或3-D基于节点MVP方法瞬态磁分析定义如下载荷：
·约束：矢势（AZ）和时间积分标量势（VOLT）
·力：电流段（CSGX）、电流（AMPS）
·面载荷：Maxwell面（MXWF）
·体载荷：源电流密度（JS）、虚位移（MVDI）、电压降（VLTG）
使用本章第二节“2-D静磁分析加载选项”所列命令来加这些载荷。
17.72-D或3-D节点法瞬态磁分析（MVP方法）的载荷步选项
对于瞬态磁分析，可以定义动态选项、起始条件、通用选项、非线性选项、和输出控制。
17.7.1 动态选项
1）时间积分效应
这些载荷步选项用以确定在分析中是否包括瞬态效应，例如涡流阻尼效应和电感。
注意：对于瞬态分析，ANSYS假设时间积分效应是打开的（除非由于建立初始条件而将其关闭）。如果时间积分效应被关闭，则ANSYS相当于是计算静态解。
开关时间积分效应的方式如下：
命令：TIMINT
GUI：Main Menu>Solution>-Load Step Opts-Time/Frequenc>Time Integration
2）瞬态积分参数
这些参数控制时间积分方案性质、定义自动时间步长功能的准则，详见理论手册。
用下面方法之一，定义瞬态积分参数：
命令：TINTP
GUI：Main Menu>Solution>Load Step Opts>Time/Frequenc>Time Integration
17.7.1.1 初始条件
当激活时间积分效应时，可以在模型选择出的节点上定义初始条件。可以对模型中的有效自由度，如AX、AY、AZ、VOLT或MAG等，定义初始条件。
如果不对模型的自由度定义初始条件，则缺省的初始条件值为零。设置自由度初始条件的方式如下：
命令：IC
GUI：Main Menu>Solution>Load Step Opts>Initial Condit’n>Define
用下面所示方法之一，列表显示初始条件：
命令：ICLIST
GUI：Main Menu>Solution>Load Step Opts>Initial Condit’n>List Picked
17.7.1.2 通用选项
1）时间选项
该选项定义载荷步的结束时间，详见本章第三节。
2）子载荷步数或时间步长
积分时间步是时间积分算法所用的时间增量，可通过DELTIM命令或它的等效菜单路径，或通过NSUBST命令或它的等效菜单路径来直接定义它。
时间步大小直接影响求解的精度，其值越小，精度越高，而且第一个积分时间步大小特别关键。
注意：应避免采用过小的时间步，特别是在建立初始条件时。在ANSYS中，过小的数会引起计算误差，例如，当时间步小于1E-10时，就可能引起数值误差。
如果以阶跃的形式加载，则ANSYS在第一个子步上就加上全部的载荷值，且其值在其余子步保持不变。如果以斜坡的形式加载（缺省），则每个子步的载荷都逐步递增。
用下面的命令或菜单路径来定义时间步长：
命令：DELTIM
GUI：Main Menu>Solution>-Load Step Opts-Time/Frequenc>Time-Time Step
3）自动时间步长功能
在瞬态分析中，该功能也称为时间步优化。自动时间步长功能允许ANSYS在子步间根据模型的响应来自动确定载荷增量的大小。
对于大多数问题，都应打开自动时间步长功能且对积分时间步长的值设置上下限，该上下限有助于控制时间步的变化程度，但该功能对CURR自由度（电压供电导体）或EMF自由度（电路供电模型）无效。
用下面命令或菜单路径来定义自动时间步长功能：
命令：AUTOTS
GUI：Main Menu>Solution>Load Step Opts-Time/Frequenc>Time-Time Step
17.7.1.3 非线性选项
1) 平衡迭代数
该选项用以在每个子步获得收敛解，缺省值是每个子步内执行25次平衡迭代。根据问题的非线性程度的高低，用户可以适当增加该数值。对于线性瞬态分析，仅定义一次平衡迭代即可。关于如何定义子步，详见本章第3节中的描述。
2）收敛容差
当满足规定的收敛标准时，ANSYS才认为一个非线性求解是收敛的。收敛检查可以基于磁势、电流段、或二者兼有，用户需要为收敛检查项定义一个典型值（VALUE），并为该典型值定义一个容差（TOLER），最后的收敛准则由VALUE*TOLER 给出。例如，若定义5000作为电流段典型值，定义0.001作为容差，则电流段收敛标准将是5.0。
ANSYS推荐用户不要自己定义VALUE的值，而让程序自动计算该值，程序中缺省的TOLER值为1E-3。
对于各种势的收敛检查，ANSYS将两次连续平衡迭代之间节点势的改变量
（ΔA=A
i -A
i-1
）与收敛标准比较。
对于磁电流段的收敛检查，ANSYS将不平衡载荷矢量与收敛标准进行比较，不平衡载荷矢量是外加电流（段）和内部电流（计算电流）两者之间的差值。定义收敛容差的方式是：
命令：CNVTOL
GUI：Main Menu>Solution>Nonlinear>Convergence Crit
3）终止一个不收敛求解
如果ANSYS在规定平衡迭代数内，其解不收敛，ANSYS要么中断求解，要么继续求解下一载荷步，这要根据所定义的中断准则而定。
定义中断准则的方式是：
命令：NCNV
GUI：Main Menu>Solution>Nonlinear>Criteria to Stop
17.7.1.4 输出控制
ANSYS提供如下三种进行输出控制的方式：
1）控制打印输出
这种选项控制在打印输出文件（Jobname.OUT）中的结果数据：
命令：OUTPR
GUI：Main Menu>Solution>Load Step Opts>Output Ctrls>Solu Printout
2）控制数据库和结果文件输出
这种选项控制保存在结果文件（Jobname.RMG）中的数据：
命令：OUTRES
GUI：Main Menu>Solution>Load Step Opts>Output Ctrls>DB/Results File
缺省情况下，ANSYS只将每个载荷步最后一个子步的结果写入结果文件，如果希望将所有子步（即：所有求解频率）的结果都写入结果文件，请将写入频率定义为“ALL”或1。
3）外推结果
该选项通过把单元积分点结果拷贝到节点而不是外推到节点的方式来观察单元积分点结果（缺省采用外推方式）：
命令：ERESX
GUI：Main Menu>Solution>Load Step Opts>Output Ctrls>Integration Pt
17.83-D静磁分析（标量方法）的加载选项
对于使用标量方法求解的3-D静磁分析，可以施加如下载荷：
·约束：磁标量势（MAG）
·力：磁通量（FLUX）
·面载荷：Maxwell面（MXWF）
·体载荷：虚位移
·电流（通过SOURC36单元类型施加）
具体命令详见本章第二节中的描述。
17.93-D标量静磁分析（RSP方法）的另外一种求解方式
本节解释如何人工地用两步求解顺序来进行求解。
17.9.1 定义载荷步选项
对于RSP分析方法，可以定义5种类型的载荷步选项
17.9.1.1 Newton-Raphson选项
该选项定义切线矩阵的修正频率，可用的选项有：
·由程序自动选择（缺省）
·全方法（Full）
·修正法（Modified）
·初始刚度法(Initial-stiffness)
对于3-D分析，推荐使用带自适应下降功能的全Newton-Raphson法，定义Newton- Raphson选项的方式如下：
命令：NROPT
GUI：Main Menu>Solution>Analysis Options
17.9.1.2 Biot-Savart选项
对于用SOURC36单元来描述模型中电流外，有一种对称映射选择。如果有一个电流源关于总体直角坐标的Z轴呈圆形对称（例如一个线圈），可用SOURC36单元来只定义它的一部分扇形体，方式如下：
命令：E
GUI：Main Menu>Preprocessor>Create>Elements>Thru Nodes
命令：EGEN
GUI：Main Menu>Preprocessor>Copy>Auto Numbered
然后，可通过EMSYM命令或Main Menu>Solution>-Magnetics>Copy Sources 来复制电流源。用下面方法之一，定义Biot-Savart计算：
命令：BIOT
GUI：Main Menu>Solution>Magnetics->Biot-Savart
缺省时（即不规定Biot-Savart计算），在开始求解过程中，要计算所有被选择了的源单元对被选择了的全部节点的HS贡献。ANSYS求解过程中不做进一步的HS计算。
17.9.1.3 通用选项
在非线性静磁分析中，一般都要使用通用选项，对于3-D静磁场分析，唯一可定义的通用选项是定义子载荷步数或时间步长
一个非线性分析要求在每个载荷步内有多个子步，以便ANSYS能逐步地施加所定义的载荷，从而得到精确的结果。缺省为每载荷步内程序只使用一个子步。对于RSP方法，建议使用一个子步（缺省）：
命令：NSUBST
GUI：Main Menu>Solution>Load Step Opts-Time/Frequenc>Time and Substps
17.9.1.4 非线性选项
·平衡迭代的数目
缺省的平衡迭代数是每子步25次平衡迭代，根据自由度非线性的程度，有可能需要增大该值。定义平衡迭代数的方式是：
·收敛容差
当满足规定的收敛标准时，ANSYS才认为一个非线性求解是收敛的。用户需要为收敛检查项定义一个典型值（VALUE），并为该典型值定义一个容差（TOLER），最后的收敛准则由VALUE*TOLER给出。例如，若定义5000作为电流段典型值，定义0.001作为容差，则电流段收敛标准将是5.0。ANSYS推荐用户不要自己定义VALUE的值，而让程序自动计算该值，程序中缺省的TOLER值为1E-3。
收敛检查可以基于磁势（MAG）、磁流（FLUX）、或二者兼有。对于各种势的
收敛检查，ANSYS将两次连续平衡迭代之间节点势的改变量（Δφ=φ
i -φ
i-1
）与
收敛标准比较。
对于磁流的收敛检查，ANSYS将迭代误差与收敛标准进行比较。如果在定义的平衡迭代步中没有收敛，ANSYS会根据用户定义的标准要么中止，要么进行下一个加载步求解。对于3D标量位静态磁场分析，推荐使用磁流作为收敛标准。
可以通过图形方式和命令行方式对收敛范数进行跟踪。
定义收敛容差的方式是：
17.9.2开始求解
命令：SOLVE
GUI：Main Menu>Solution>Current LS
17.9.2.1 定义附加加载条件（可选择的）
重复1步到3步。
17.9.2.2 观察结果
3-D静磁分析（标量势法）对结果的后处理方式详见第五章。
下面是一个典型的非线性3-D RSP方法求解静磁分析的命令流：
/solu
nropt,full,,on! Full Newton-Raphson, adaptive descent
cnvtol,flux,,le-3! Convergence criteria
solve! Solve
finish
17.103-D标量静磁分析（DSP方法）的另外一种求解方式
对于一个DSP分析，本节解释如何人工地用两步求解顺序来进行求解：
1．定义磁求解次序和子步数作为第一载荷步选项，这将产生一个只有空气的近似解。为此，使用下面菜单路径或命令：
命令：MAGOPT（设置VALUE为2）
GUI：Main Menu>Solution>-Load Step Opts-Magnetics>-Options Only-DSP Method
命令：NSUBST（定义一个子步）
GUI：Main Menu>Solution>-Load Step Opts-Time/Frequenc>Freq and Substps
2．用下面方法之一，规定不要存储结果：
命令：OUTRES，ALL，NONE
GUI：Main Menu>Solution>Output Ctrls>DB/Results File
3．通过下列方法之一，把载荷数据写到载荷步文件中或直接求解：
命令：LSWRITE或SOLVE
GUI：Main Menu>Solution>Write LS File
Main Menu>Solution>Solve
4．对第二载荷步定义载荷步选项（产生最后解）。这时MAGOPT命令VALUE 设置3。
5．使用下面的方法之一来设置收敛标准：
命令：CNVTOL
GUI：Main Menu>Solution>Nonlinear>Convergence Crit
6．设置全Newton-Raphson选项，并打开自适应下降开关：
命令：NROPT
GUI：Main Menu>Solution>Analysis Options
7．用OUTRES命令或它的GUI等效菜单，存储收敛解。
8．用LSWRITE命令或Write LS File菜单选项把载荷数据写到载荷步文件中。
9．用下面的方法之一，开始计算求解：
命令：LSSOLVE
GUI：Main Menu>Solution>From LS Files
10．一旦完成求解，就可以象RSP方法所描述的那样对求解结果进行观察。
下面是一个典型的非线性3-D DSP方法分析的命令流：
/solu
magopt,2! Partial solution in air
outres,all,none! Do not store results
solve! Solve the analysis
magopt,3! Final solution
cnvtol,flux,,1e-3! Set convergence criteria
nropt,full,,on! Full Newton-Raphson with adaptive descent
outres,all,last! Store final results
solve
GUI:
Main Menu>Solution>Nonlinear>Convergence Crit
17.113-D标量静磁分析（GSP方法）的另外一种求解方式
对于一个GSP分析，本节解释如何人工地用两步求解顺序来进行求解：
1．定义第一载荷步选项，得到一个只有铁区的近似解：
命令：MAGOPT（设置VALUE为1）
GUI：Main Menu>Solution>-Load Step Opts-Magnetics>-Options Only-GSP Method
2．用CNVTOL命令或其等效GUI菜单定义收敛容差。
3．用下面方法之一，规定不要存储结果：
命令：OUTRES，ALL，NONE
GUI：Main Menu>Solution>Output Ctrls>DB/Results File
4．用下面的命令或GUI菜单设置带自适应下降功能的全Newton-Raphson选项：
命令：NROPT
GUI：Main Menu>Solution>Analysis Options
5．通过下列方法之一，把载荷数据写到载荷步文件中或直接求解：
命令：LSWRITE或SOLVE
GUI：Main Menu>Solution>Write LS File
Main Menu>Solution>Solve
6．定义第一载荷步选项，得到一个只有空气的近似解：
命令：MAGOPT（设置VALUE为2）
GUI：Main Menu>Solution>-Load Step Opts-Magnetics>-Options Only-GSP Method
7．用LSWRITE命令或者写载荷步文件，把加载数据写到一个加载步中。如2步中类似。
8．对第三载荷步定义载荷步选项（产生最后解）。这时MAGOPT命令VALUE 设置3。
9．用OUTRES,ALL,LAST命令或其相应GUI菜单定义对结果的保存。
10．用下面的方法之一，开始计算求解：
命令：LSWRITE或SOLVE
GUI：Main Menu>Solution>Write LS File
Main Menu>Solution>Solve
11．一旦完成求解，就可以象RSP方法所描述的那样对求解结果进行观察。下面是一个典型的非线性3-D DSP方法分析的命令流：
/solu
magopt,1! Partial solution in iron
cnvtol,flux,,le-3! Set convergence criteria
outres,all,none! Do not store results
nropt,full,,on! Full Newton-Raphson, adaptive descent
solve! Solve
magopt,2! Partial solution in air
solve! Solve
magopt,3! Final solution
outres,all,last! Store converged solution
solve
17.123-D静磁分析（MVP方法）的加载选项
使用基于节点磁矢势（MVP）方法进行3-D静磁分析时，可以定义如下载荷：·约束：磁矢势（AX，AY，AZ）
·力：电流段（CSGX，CSGY，CSGZ）
·面载荷：Maxwell面（MXWF）
·体载荷：源电流密度（JS）、虚位移（MVDI）、电压降（VLTG）
使用本章第二节“2-D静磁分析加载选项”所列命令来加这些载荷。
17.133-D矢量静磁分析（MVP方法）的另外一种求解方式
ANSYS电磁场分析指南 第六章 3-D静态磁场分析(棱边元方法
第六章３-Ｄ静态磁场分析（棱边单元方法） 6.1何时使用棱边元方法 在理论上，当存在非均匀介质时，用基于节点的连续矢量位A来进行有限元计算会产生不精确的解，这种理论上的缺陷可通过使用棱边元方法予以消除。这种方法不但适用于静态分析，还适用于谐波和瞬态磁场分析。在大多数实际3-D 分析中，推荐使用这种方法。在棱边元方法中，电流源是整个网格的一个部分，虽然建模比较困难，但对导体的形状没有控制，更少约束。另外也正因为对电流源也要划分网格，所以可以计算焦耳热和洛伦兹力。 用棱边元方法分析的典型使用情况有： ·电机 ·变压器 ·感应加热 ·螺线管电磁铁 ·强场磁体 ·非破坏性试验 ·磁搅动 ·电解装置 ·粒子加速器 ·医疗和地球物理仪器 《ANSYS理论手册》不同章节中讨论了棱边单元的公式。这些章节包括棱边分析方法的概述、矩阵列式的讨论、棱边方法型函数的信息。 对于ANSYS的SOLID117棱边单元，自由度是矢量位A沿单元边切向分量的积分。物理解释为：沿闭合环路对边自由度（通量）求和，得到通过封闭环路的磁通量。正的通量值表示单元边矢量是由较低节点号指向较高节点号（由单元边连接）。磁通量方向由封闭环路的方向根据右手法则来判定。 在ANSYS中，AZ表示边通量自由度，它在MKS单位制中的单位是韦伯（Volt·Secs），SOLID117是20节点六面体单元，它的12个边节点（每条边
的中间节点）上持有边通量自由度AZ。单元边矢量是由较低节点号指向较高节点号。在动态问题中，8个角节点上持有时间积分电势自由度VOLT。 ANSYS程序可用棱边元方法分析3-D静态、谐波和瞬态磁场问题。（实体模型与其它分析类型一样，只是边界条件不同），具体参见第7章，第8章。 6.2单元边方法中用到的单元 表 1三维实体单元 6.3物理模型区域的特性与设置 对于包括空气、铁、永磁体、源电流的静态磁场分析模型，可以通过设置不同区域不同材料特性来完成。参见下表，详情在后面部分叙述。
基于ANSYS软件的电机电磁场有限元分析解读
基于ANSYS软件的电机电磁场有限元分析 发表时间：2007-9-11 作者: 黄劭刚夏永洪张景明来源: 万方数据 关键字: APDL语言同步发电机电磁场有限元 介绍了应用ANSYS自带的APDL编程语言进行软件开发，将该软件应用于同步发电机空载磁场分析中，在电机的电磁场计算中实现了电机的自动旋转、自动施加载荷的功能，使用、修改方便，并且计算速度快。通过对电磁场计算结果的后处理，得出了同步发电机的旋转磁场波形和电压波形。样机测试结果验证了分析结果的正确。 1 前言 ANSYS软件是一个功能强大、灵活的，融结构、热、流体、电磁、声学于一体的大型通用有限元分析软件。广泛用于核工业、石油化工、航空航天、机械制造、土木工程等一般工业及科学研究领域的设计分析。 在实际的电机电磁场分析中，电机的转子磁极形状、定子齿槽形状、气隙大小以及铁磁材料均已确定，但是当转子相对十定子齿槽的位置不同时一，其计算结果也不相同。为了分析电机电磁场问题，若把定、转子相对位置固定不变进行求解，再对电磁场计算结果进行傅立叶级数分解来计算电机绕组的电势则误差太大。为此，需要对定、转子不同位置时一分别进行计算，然后通过电磁场的计算结果求出电机何个定子齿部磁通随转角变化的关系，然后根据磁通的变化率求出电机基波绕组的电势。ANSYS软件是目前应用最为广泛、使用最方便的通用有限元分析软件之一，应用ANSYS软件来分析电机电磁场是非常有效的。但是当采用ANSYS软件的图形用户界面( GUI)操作方式时，每次定、转子之间的旋转、网格剖分、施加载荷进行求解、查看计算结果等都需要人工进行重复操作，使用起来非常繁琐，并且效率低。为此，木文采用ANSYS软件的APDL语言编写的软件对同步发电机的空载磁场进行研究，实现了电机定、转子之间的自动旋转，自动网格剖分，自动施加载荷以及自动求解的功能。整个电磁场分析过程无需人工进行干预，使用方便，便于修改，并且大大提高了计算速度。通过对同步发电机电磁场计算结果进行后处理，得出了同步发电机的旋转磁场波形和电压波形。 2 软件实现 ANSYS软件提供了图形用户界面与命令流两种方式来分析电机电磁场问题。在电机电磁场计算中，命令流方式和图形用户界面方式相比，具有以下优点:(1)通用性好，对于同系列、同型号的电机电磁场计算只要对电机的尺寸参数进行修改即可，而采用ANSYS的图形用户界面方式进行电机电磁场计算，每次计算都要重新输入图形，没有通用性;(2)通过合理应用ANSYS的APDL语言编写一个两重循环程序就可实现转子自动旋转和自动施加励磁电流的功能，与ANSYS 的图形用户界面方式相比，减少了人机交互的次数，缩短了计算时间。 2.1软件编写
ANSYS电磁场分析指南第九章3D静态、谐波和瞬态分析节点法
第九章3-D静态、谐波和瞬态分析（节点法） 9.1节点法（MPV）进行3D静态磁场分析 3-D节点法磁场分析的具体步骤与2-D静态分析类似，选择GUI参数路径Main Menu>Preferences> Magnetic-Nodal，便于使用相应的单元和加载。与2-D静态分析同样的方式定义物理环境，但要注意下面讨论的存在区别的地方。 9.1.1 选择单元类型和定义实常数 对于节点法3 –D静磁分析，可选的单元为3D 矢量位SOLID97单元，与2D单元不同。自由度为：AX,AY,AZ。3D矢量位方程中，用INFIN111远场单元（AX、AY、AZ三个自由度）来为无限边界建模。 对于载压和载流绞线圈（只有SOLID97单元），必须定义如下实常数：
速度效应 可求解运动物体在特定情况下的电磁场，2-D静磁分析讨论了运动体的应用和限制，在3-D中，只有SOLID97单元类型能通过设置单元KEYOPT选项来考虑速度效应。 9.1.2 定义分析类型 用与2D静态磁场分析相同的方式定义3D静态磁场分析，即，可以通过菜单路径Main Menu>Solution>New Analysis、或者用命令ANTYPE,STATIC,NEW来定义一个新的静态磁场分析；或者用ANTYPE,STATIC,REST 命令来重启动一个3-D分析。 如果使用了速度效应，不能在3D静态分析(ANTYPE,STATIC)中直接求解具有速度效应的静态直流激励场，而要用具有很低频率的时谐分析(ANTYPE,HARMIC)来完成。 9.1.3 选择方程求解器 命令：EQSLV GUI：Main Menu>Solution>Analysis Options 3D模型建议使用JCG或PCG法进行求解。而对于载压模型、载流模型、或有速度效应的具有非对称矩阵的模型，只能使用波前法、JCG法、或ICCG法求解。电路激励模型只能用稀疏矩阵法或波前法求解器。 9.1.4 加载和求解 进入求解器： 命令：/SOLU GUI：Main Menu>Solution 3-D 静态MVP分析的载荷与2-D静态分析稍有些不同，但其菜单路径是一样的。下面是关于3-D静态磁场分析的一些加载： 该载荷用以定义磁力线垂直、磁力线平行、远场、周期边界条件、以及强加外磁场等载荷和边界条件，下表描述了各种边界条件相应的磁矢量势值：
ANSYS电磁场分析指南第十六章电路分析
第十六章电路分析 16.1 什么是电路分析 电路分析可以计算源电压和源电流在电路中引起的电压和电流分布。分析方法由源的类型来决定： 源的类型分析方法 交流（AC）谐波分析 直流（DC）静态分析 随时间变化瞬态分析 要在电磁学分析中用有限元来模拟全部电势，就必须提供足够的灵活性来模拟载流电磁设备。ANSYS程序对于电路分析有如下性能： ·用经过改进的基于节点的分析方法来模拟电路分析 ·可以将电路与绕线圈和块状导体直接耦合 ·2-D和3-D模型都可以进行耦合分析 ·支持直流、交流和时间瞬态模拟 ANSYS程序中先进的电路耦合模拟功能精确地模拟多种电子设备，： ·螺线管线圈 ·变压器 ·交流机械 16.2 使用CIRCU124单元 ANSYS提供一种通用电路单元CIRCU124对线性电路进行模拟，该单元求解未知的节点电压（在有些情况下为电流）。电路由各种部件组成，如电阻、电感、互感、电容、独立电压源和电流源、受控电压源和电流源等，这些元件都可以用CIRCU124单元来模拟。 注：本章只描述CIRCU124单元的某些最重要的特性，对该单元的详细描述参见《ANSYS 单元手册》。 16.2.1 可用CIRCU124单元模拟的电路元件
对CIRCU124单元通过设置KEYOPT（1）来确定该单元模拟的电路元件，如下表所示。例如，把KEYOPT（1）设置为2，就可用CIRCU124来模拟电容。对所有的电路元件，正向电流都是从节点I流向节点J。 表1CIRCU124单元能模拟的电路元件 注意：全部的电路选项如上表和下图图1所示，ANSYS的电路建模程序自动生成下列实常数：R15（图形偏置，GOFFST）和R16（单元识别号，ID）。本章下一节将详细讨论电路建模程序。 下图显示了利用不同的KEYOPT（1）设置建立的不同电路元件，那些靠近元件标志的节点是“浮动”节点（即它们并不直接连接到电路中）。 16.2.2 CIRCU124单元的载荷类型 对于独立电流源和独立电压源可用CIRCU124单元KEYOPT（2）选项来设置激励形式，可以定义电流或电压的正弦、脉冲、指数或分段线性激励。详细的载荷函数图和相应的实常数请参见《ANSYS单元手册》。 16.2.3 将FEA（有限元）区耦合到电路区 可将电路分析的三种元件耦合到FEA区，图2所示的这三种元件直接连接到有限元模型的导体上（耦合是在矩阵中进行耦合的，因此只能为线性的）：
ANSYS电磁场分析指南解读
回旋加速器 在一般电磁场分析中关心的典型的物理量为： -磁通密度?能量损耗 -磁场强度?磁漏 ?磁力及磁矩? S-参数 ?阻抗?品质因子Q ?电感?回波损耗 ?涡流?本征频率 存在电流、永磁体和外加场都会激励起需要分析的磁场 1.2ANSYS 如何完成电磁场分析计算 ANSYSU Maxwell 方程组作为电磁场分析的出发点。有限元方法计算的未知 量（自由度）主要是磁位或通量，其他关心的物理量可以由这些自由度导出。根 ANSY 电磁场分析指南第一章 发表时间： 2007-9-20 作者 : 安世亚太 来源 : e-works 关键字 : ANSYS 电磁场分析 CAE 教程 第一章磁场分析概述 1.1 磁场分析对象 利用ANSYS/Ema 或ANSYS/Multiphysics 模块中的电磁场分析功能，ANSYS 可分析计算下列的设备中的电磁场，如： 电力发电机 磁带及磁盘驱动器 变压器 波导 螺线管传动器 谐振腔 电动机 连接器 磁成像系统 天线辐射 图像显示设备传感器 滤波器
据用户所选择的单元类型和单元选项的不同， ANSYS+算的自由度可以是标量磁 位、矢量磁位或边界通量。 1.3 静态、谐波、瞬态磁场分析 利用ANSY 测以完成下列磁场分析： ?2-D 静态磁场分析，分析直流电（DC ）或永磁体所产生的磁场，用矢量位方 程。参见本书“二维静态磁场分析” ?2-D 谐波磁场分析，分析低频交流电流（AC ）或交流电压所产生的磁场，用 矢量位方程。参见本书“二维谐波磁场分析” ?2 -D 瞬态磁场分析，分析随时间任意变化的电流或外场所产生的磁场，包 含永磁体的效应，用矢量位方程。参见本书“二维瞬态磁场分析” ?3-D 静态磁场分析，分析直流电或永磁体所产生的磁场，用标量位方法。 参见本书“三维静态磁场分析（标量位方法）” ?3-D 静态磁场分析，分析直流电或永磁体所产生的磁场，用棱边单元法。 参见本书“三维静态磁场分析（棱边元方法）” ?3-D 谐波磁场分析，分析低频交流电所产生的磁场，用棱边单元法。建议 尽量用这种方法求解谐波磁场分析。参见本书“三维谐波磁场分析（棱边元方法） ?3-D 瞬态磁场分析，分析随时间任意变化的电流或外场所产生的磁场，用 棱边单元法。建议尽量用这种方法求解谐波磁场分析。参见本书“三维瞬态磁场 分析（棱边元方法）” 3-D 静态磁场分析，用矢量位方法。参见“基于节点方法 ?基于节点方法的3-D 谐波磁场分析，用矢量位方法。参见“基于节点方法 的 3-D 谐波磁场分析” 1.4 关于棱边单元、标量位、矢量位方法的比较 什么时候选择2-D 模型，什么时候选择3-D 模型？标量位方法和矢量位方 法有何不同？棱边元方法和基于节点的方法求解 3-D 问题又有什么区别？在下面 将进行详细比较。 1.4.12-D 分析和 3-D 分析比较 3-D 分析就是用 3-D 模型模拟被分析的结构。现实生活中大多数结构需要 3- D 模型来进行模拟。然而3-D 模型对建模的复杂度和计算的时间都有较高要求。 所以，若 ?基于节点方法的 的 3-D 静态磁场分析” ?基于节点方法的 的 3-D 瞬态磁场分析” 3-D 瞬态磁场分析， 用矢量位方法。参见“基于节点方法
ansys大作业ANSYS电磁场分析及与ansoft仿真分析结果比较要点
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 μ=1000），线圈是可视为均匀材料，空气区为自由空间（1=r μ），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 menu>preferences
第二步：定义所有物理区的单元类型为PLANE53 Preprocessor>Element type>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>Material 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)
ansys分析电磁场
三维螺线管静态磁场分析 要求计算螺线管，如下图所示，衔铁所受磁力，线圈为直流激励，产生力驱动衔铁。线圈电流为6A，500匝。由于对称性，只分析1/4的模型，如图1所示： 图1螺线管制动器 在仿真分析时，空气相对磁导系数为1.0；使用智能网格划分（LVL=8）；设定全部面为通量平行，这是自然边界条件，自动得到满足。因为是采用的1/4对称模型，所以磁力的计算结果要乘以4。
施加边界条件： ! /SOLU D,2,MAG,0 ! !SOLVE ! ALLSEL,ALL MAGSOLV,3,,,,,1 FINISH ! 建立的模型如下图所示：
对模型进行智能网格划分，如下图所示： 仿真分析所得磁场强度分布图为：
衔铁所受磁力分布图为： 衔铁所受磁力分布图为：
计算所得衔铁所受磁力为： SUMMARY OF FORCES BY VIRTUAL WORK Load Step Number: 2. Substep Number: 1. Time: 0.2000E+01 Units of Force: ( N ) Component Force-X Force-Y Force-Z ARM 0.14339E+02 0.11359E+02 -0.12846E+02 ___________________________________________________ SUMMARY OF FORCES BY MAXWELL STRESS TENSOR Units of Force: ( N ) Component Force-X Force-Y Force-Z ARM 0.79007E+01 0.55769E+01 -0.11511E+02 _____________________________________________________ Note: Maxwell forces are in the Global Cartesian coordinate system. Virtual work forces are in the element ESYS coordinate system.
电磁场分析指南——静电场分析(h方法)
第十四章 静电场分析（h方法） 14.1 什么是静电场分析 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。本章讨论传统的h方法。下一章讨论p方法。 14.2 h方法静电场分析中所用单元 h方法静电分析使用如下ANSYS单元： 表1. 二维实体单元 单元维数形状或特征自由度 PLANE1212-D四边形，8节点每个节点上的电压 表2. 三维实体单元 单元维数形状或特征自由度 SOLID1223-D砖形（六面体），20节点每个节点上的电压 SOLID1233-D砖形（六面体），20节点每个节点上的电压 表3. 特殊单元 单元维数形状或特征自由度 MATRIX50无(超单元)取决于构成本单元的单元取决于构成本单元的单元类型 INFIN1102-D4或8节点每个节点1个；磁矢量位，温度，或电位 INFIN1113-D六面体，8或20节点AX、AY、AZ磁矢势，温度，电势，或磁标量势 INFIN92-D平面，无界，2节点AZ磁矢势，温度INFIN473-D四边形4节点或三角形3节点AZ磁矢势，温度 14.3 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 14.3.1 建模 定义工作名和标题： 命令：/FILNAME，/TITLE GUI：Utility Menu>File>Change Jobname Utility Menu>File>Change Title 如果是GUI方式，设置分析参考框：
ANSYS电磁场分析指南 第十一章 磁宏
第十一章磁宏 11.1 什么是电磁宏 电磁宏是ANSYS宏命令，其主要功能是帮助用户方便地建立分析模型、方便地获取想要观察的分析结果。目前，ANSYS提供了下列宏命令，可用于电磁场分析： ·CMATRIX：计算导体间自有和共有电容系数 ·CURR2D：计算二维导电体内电流 ·EMAGERR：计算在静电或电磁场分析中的相对误差 ·EMF：沿预定路径计算电动力（emf）或电压降 ·FLUXV：计算通过闭合回路的通量 ·FMAGBC：对一个单元组件加力边界条件 ·FMAGSUM：对单元组件进行电磁力求和计算 ·FOR2D：计算一个体上的磁力 ·HFSWEEP：在一个频率范围内对高频电磁波导进行时谐响应分析，并进行 相应的后处理计算 ·HMAGSOLV：定义2-D谐波电磁求解选项并进行谐波求解 ·IMPD：计算同轴电磁设备在一个特定参考面上的阻抗 ·LMATRIX：计算任意一组导体间的电感矩阵 ·MAGSOLV：对静态分析定义磁分析选项并开始求解 ·MMF：沿一条路径计算磁动力 ·PERBC2D：对2—D平面分析施加周期性约束 ·PLF2D：生成等势的等值线图 ·PMGTRAN：对瞬态分析的电磁结果求和 ·POWERH：在导体内计算均方根（RMS）能量损失
·QFACT：根据高频模态分析结果计算高频电磁谐振器件的品质因子 ·RACE：定义一个“跑道形”电流源 ·REFLCOEF：计算同轴电磁设备的电压反射系数、驻波比、和回波损失 ·SENERGY：计算单元中储存的磁能或共能 ·SPARM：计算同轴波导或TE10模式矩形波导两个端口间的反射参数 ·TORQ2D：计算在磁场中物体上的力矩 ·TORQC2D：基于一个圆形环路计算在磁场中物体上的力矩 ·TORQSUM：对2-D平面问题中单元部件上的Maxwell力矩和虚功力矩求和 本章对这些宏有详细描述。在ANSYS命令手册和理论手册对这些宏有更详细的描述。 下面的表格列出了这些电磁宏的使用范畴。
ANSYS电磁场分析指南第十六章
ANSYS电磁场分析指南第十六章 发表时间：2007-9-20 作者: 安世亚太来源: e-works 关键字: ANSYS 电磁场分析 CAE教程 第十六章电路分析 16.1 什么是电路分析 电路分析可以计算源电压和源电流在电路中引起的电压和电流分布。分析方法由源的类型来决定：源的类型分析方法 交流（AC）谐波分析 直流（DC）静态分析 随时间变化瞬态分析 要在电磁学分析中用有限元来模拟全部电势，就必须提供足够的灵活性来模拟载流电磁设备。ANSYS 程序对于电路分析有如下性能： ·用经过改进的基于节点的分析方法来模拟电路分析 ·可以将电路与绕线圈和块状导体直接耦合 ·2-D和3-D模型都可以进行耦合分析 ·支持直流、交流和时间瞬态模拟 ANSYS程序中先进的电路耦合模拟功能精确地模拟多种电子设备，： ·螺线管线圈 ·变压器 ·交流机械 16.2 使用CIRCU124单元 ANSYS提供一种通用电路单元CIRCU124对线性电路进行模拟，该单元求解未知的节点电压（在有些情况下为电流）。电路由各种部件组成，如电阻、电感、互感、电容、独立电压源和电流源、受控电压源和电流源等，这些元件都可以用CIRCU124单元来模拟。 注：本章只描述CIRCU124单元的某些最重要的特性，对该单元的详细描述参见《ANSYS单元手册》。 16.2.1 可用CIRCU124单元模拟的电路元件 对CIRCU124单元通过设置KEYOPT（1）来确定该单元模拟的电路元件，如下表所示。例如，把KEYOPT（1）设置为2，就可用CIRCU124来模拟电容。对所有的电路元件，正向电流都是从节点I流向节点J。
最新ANSYS电磁场分析指南第一章磁场分析概述汇总
A N S Y S电磁场分析指南第一章磁场分析概 述
第一章磁场分析概述 1.1磁场分析对象 利用ANSYS/Emag或ANSYS/Multiphysics模块中的电磁场分析功能，ANSYS 可分析计算下列的设备中的电磁场，如： ·电力发电机·磁带及磁盘驱动器 ·变压器·波导 ·螺线管传动器·谐振腔 ·电动机·连接器 ·磁成像系统·天线辐射 ·图像显示设备传感器·滤波器 ·回旋加速器 在一般电磁场分析中关心的典型的物理量为： ·磁通密度·能量损耗 ·磁场强度·磁漏 ·磁力及磁矩· S-参数 ·阻抗·品质因子Q ·电感·回波损耗 ·涡流·本征频率 存在电流、永磁体和外加场都会激励起需要分析的磁场。 1.2ANSYS如何完成电磁场分析计算 ANSYS以Maxwell方程组作为电磁场分析的出发点。有限元方法计算的未知量（自由度）主要是磁位或通量，其他关心的物理量可以由这些自由度导出。根据用户所选择的单元类型和单元选项的不同，ANSYS计算的自由度可以是标量磁位、矢量磁位或边界通量。 1.3静态、谐波、瞬态磁场分析
利用ANSYS可以完成下列磁场分析： ·2-D静态磁场分析，分析直流电(DC)或永磁体所产生的磁场，用矢量位方程。参见本书“二维静态磁场分析” ·2-D谐波磁场分析，分析低频交流电流(AC)或交流电压所产生的磁场，用矢量位方程。参见本书“二维谐波磁场分析” ·2-D瞬态磁场分析，分析随时间任意变化的电流或外场所产生的磁场，包含永磁体的效应，用矢量位方程。参见本书“二维瞬态磁场分析” ·3-D静态磁场分析，分析直流电或永磁体所产生的磁场，用标量位方法。参见本书“三维静态磁场分析（标量位方法）” ·3-D静态磁场分析，分析直流电或永磁体所产生的磁场，用棱边单元法。参见本书“三维静态磁场分析（棱边元方法）” ·3-D谐波磁场分析，分析低频交流电所产生的磁场，用棱边单元法。建议尽量用这种方法求解谐波磁场分析。参见本书“三维谐波磁场分析（棱边元方法）” ·3-D瞬态磁场分析，分析随时间任意变化的电流或外场所产生的磁场，用棱边单元法。建议尽量用这种方法求解谐波磁场分析。参见本书“三维瞬态磁场分析（棱边元方法）” ·基于节点方法的3-D静态磁场分析，用矢量位方法。参见“基于节点方法的3-D静态磁场分析” ·基于节点方法的3-D谐波磁场分析，用矢量位方法。参见“基于节点方法的3-D谐波磁场分析” ·基于节点方法的3-D瞬态磁场分析，用矢量位方法。参见“基于节点方法的3-D瞬态磁场分析” 1.4关于棱边单元、标量位、矢量位方法的比较 什么时候选择2－D模型，什么时候选择3－D模型？标量位方法和矢量位方法有何不同？棱边元方法和基于节点的方法求解3-D问题又有什么区别？在下面将进行详细比较。 1.4.12-D分析和3-D分析比较 3-D分析就是用3-D模型模拟被分析的结构。现实生活中大多数结构需要3-D模型来进行模拟。然而3-D模型对建模的复杂度和计算的时间都有较高要求。所以，若有可能，请尽量考虑用2-D模型来进行建模求解。
ANSYS电磁场分析指南
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ANSYS电磁场分析指南（共17章） ANSYS电磁场分析指南第一章磁场分析概述： ANSYS电磁场分析指南第二章 2-D静态磁场分析： ANSYS电磁场分析指南第三章２-Ｄ谐波（ＡＣ）磁场分析：ANSYS电磁场分析指南第四章２-Ｄ瞬态磁场分析： ANSYS电磁场分析指南第五章３-Ｄ静态磁场分析（标量法）：ANSYS电磁场分析指南第六章３-Ｄ静态磁场分析（棱边元方法）： ANSYS电磁场分析指南第七章３-Ｄ谐波磁场分析（棱边单元法）： ANSYS电磁场分析指南第八章３-D瞬态磁场分析（棱边单元法）： ANSYS电磁场分析指南第九章 3-D静态、谐波和瞬态分析（节点法）： ANSYS电磁场分析指南第十章高频电磁场分析： ANSYS电磁场分析指南第十一章磁宏： ANSYS电磁场分析指南第十二章远场单元： ANSYS电磁场分析指南第十三章电场分析： ANSYS电磁场分析指南第十四章静电场分析（h方法）：ANSYS电磁场分析指南第十五章静电场分析（P方法）：ANSYS电磁场分析指南第十六章电路分析： ANSYS电磁场分析指南第十七章其它分析选项和求解方法：
第一章磁场分析概述 磁场分析对象 利用ANSYS/Emag或ANSYS/Multiphysics模块中的电磁场分析功能，ANSYS可分析计算下列的设备中的电磁场，如： ·电力发电机·磁带及磁盘驱动器 ·变压器·波导 ·螺线管传动器·谐振腔 ·电动机·连接器 ·磁成像系统·天线辐射 ·图像显示设备传感器·滤波器 ·回旋加速器 在一般电磁场分析中关心的典型的物理量为： ·磁通密度·能量损耗 ·磁场强度·磁漏 ·磁力及磁矩· S-参数 ·阻抗·品质因子Q ·电感·回波损耗 ·涡流·本征频率 存在电流、永磁体和外加场都会激励起需要分析的磁场。 如何完成电磁场分析计算
ANSYS电磁场分析指南
ANSYS电磁场分析指南（共17章） ANSYS电磁场分析指南第一章磁场分析概述： ANSYS电磁场分析指南第二章2-D静态磁场分析： ANSYS电磁场分析指南第三章２-Ｄ谐波（ＡＣ）磁场分析：ANSYS电磁场分析指南第四章２-Ｄ瞬态磁场分析： ANSYS电磁场分析指南第五章３-Ｄ静态磁场分析（标量法）：ANSYS电磁场分析指南第六章３-Ｄ静态磁场分析（棱边元方法）： ANSYS电磁场分析指南第七章３-Ｄ谐波磁场分析（棱边单元法）： ANSYS电磁场分析指南第八章３-D瞬态磁场分析（棱边单元法）： ANSYS电磁场分析指南第九章3-D静态、谐波和瞬态分析（节点法）： ANSYS电磁场分析指南第十章高频电磁场分析： ANSYS电磁场分析指南第十一章磁宏： ANSYS电磁场分析指南第十二章远场单元： ANSYS电磁场分析指南第十三章电场分析： ANSYS电磁场分析指南第十四章静电场分析（h方法）：ANSYS电磁场分析指南第十五章静电场分析（P方法）：ANSYS电磁场分析指南第十六章电路分析： ANSYS电磁场分析指南第十七章其它分析选项和求解方法：
第一章磁场分析概述 1.1磁场分析对象 利用ANSYS/Emag或ANSYS/Multiphysics模块中的电磁场分析功能，ANSYS可分析计算下列的设备中的电磁场，如：·电力发电机·磁带及磁盘驱动器 ·变压器·波导 ·螺线管传动器·谐振腔 ·电动机·连接器 ·磁成像系统·天线辐射 ·图像显示设备传感器·滤波器·回旋加速器
在一般电磁场分析中关心的典型的物理量为： ·磁通密度·能量损耗 ·磁场强度·磁漏 ·磁力及磁矩· S-参数 ·阻抗·品质因子Q ·电感·回波损耗 ·涡流·本征频率 存在电流、永磁体和外加场都会激励起需要分析的磁场。1.2ANSYS如何完成电磁场分析计算 ANSYS以Maxwell方程组作为电磁场分析的出发点。有限元方法计算的未知量（自由度）主要是磁位或通量，其他关心的物理量可以由这些自由度导出。根据用户所选择的单元类型和单元选项的不同，ANSYS计算的自由度可以是标量磁位、矢量磁位或边界通量。 1.3静态、谐波、瞬态磁场分析 利用ANSYS可以完成下列磁场分析：
ansys电磁场分析的一些问题
1、进入求解器之后出现如下警告： Using 1 iteration per substep may result in unconvergent solutions for nonlinear analysis and the program may not indicate divergence in this case. Check your results. 不要担心，这是ANSYS程序设置中的一个友好提示，并不说明你的程序就是错误的（当然出现这个提示也不能证明你的程序就是无误的），你可以接着运行程序。 2、进行非线性求解的时候，如果你输入了材料的磁化曲线，但是很奇怪的是在进行二维分析的时候是成功的，但是三维分析的时候被告知得到的解是不收敛。 原因一：你需要检查一下程序的问题，是不是求解的步长设置的不合理。一般情况下，ANSYS 默认的是25，这个值可以满足大部分计算的需要，不过有的时候你需要把这个步长变大。 原因二、你输入的磁化曲线是正确的吗？是否满足ANSYS的要求？很多参考书上的磁化曲线数据并不满足ANSYS程序的要求，你需要用命令TBPLOT绘制出材料的BH、NB、MH三条曲线，看这三条曲线是不是都是光滑的单调的。 3、为什么绘制出的磁力线只有寥寥几根，如何加密呢？ ANSYS中有很多中显示方式，你不妨去看看命令/SHOW中的说明. 4、边界条件在电磁场分析中至关重要，那么何时采用通量平行条件何时采用通量垂直条件呢？ 在我看来，在ANSYS中，电磁场分析的边界条件是相当直观的。帮助文档中是这么定义的：Flux-normal: Set the normal component of A to zero Flux-parallel: Set in-plane components of A to zero. Far-field: Use element INFIN111. Far-field zer Use AX = AY = AZ = 0. Periodic: Use ANSYS' cyclic symmetry capability. Imposed external field: A(X,Y,Z) does not equal zero. 一般情况下，通量平行条件是可以不加的，但是通量垂直条件一定要加。其实，所谓的平行和垂直就是指实际情况下磁力线和边界的情况。 如果还是不太明白，你可以仔细看看帮助文档中所给出的例子。 5、电磁场分析中远场单元该怎么选择？ 我曾在这方面浪费了很多时间。后来才发现原来是因为自己没有看明白帮助文件中的说明书。这个问题比较复杂，虽然我提出来，但是不知道该怎么说。建议大家还是多看看说明书。呵呵……
ANSYS电磁场分析指南
ANSYS电磁场分析指南 第十三章电场分析 13.1 电场分析简介 电场分析就是要计算导电系统或电容系统中的电场，需要计算的典型物理量为： ·电场 ·电流密度 ·电荷密度 ·传导焦耳热 电场分析在工程设计中有广泛应用：汇流条、保险丝、传输线等。 很多情况下，先进行电流传导分析，或者同时进行热分析，以确定因焦耳热而导致的温度分布。也可以在电流传导分析之后直接进行磁场分析以确定电流产生的磁场。有关这方面的内容请参见《ANSYS 耦合场分析指南》。本章只讲单纯的电场分析，主要是稳态电流传导分析、静电场分析和电路分析。 进行电流传递分析要求ANSYS/Multiphysics或者ANSYS/Emag模块。这两个模块还可以进行静电场和电路分析。 ANSYS以泊松方程为静电场分析的基础。参见《ANSYS理论手册》。主要的未知量（节点自由度）是标量电位(电压)。其他物理量由节点电位导出。 13.2 电场分析要用到的单元 表1 传导杆单元 表 2 2-D实体单元
表 3 3-D实体单元 表 4 壳单元 表 5 特殊单元 表 6 通用电路单元
13.3 单元兼容性 有限元模型中可能含带电压自由度的单元，这些单元需要相应的反作用力。见下表。 表7 带电压自由度单元的反作用力
13.4 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。 13.5 稳态电流传导分析的步骤 稳态电流传导分析要确定直流电或电势降导致的电流密度分布和电势（电压）分布，在此分析中载荷有两种类型：外加电压和电流。假定稳态电流传导分析是线性的，即：电流与所加电压成正比。 稳态电流传导分析有三个主要的步骤： 1.建立模型 2.加载并求解 3.观察结果。 13.5.1建立模型 建立模型，定义工作文件名和标题： 命令：/FILNAME, /TITLE GUI：Utility Menu>File>Change Jobname Utility Menu>File>Change 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 Menu>Preferences>Electromagnetics>Electric 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/电六面体单元
Ansys电磁场分析指南第一章磁场分析概述
第一章磁场分析概述 1.1磁场分析对象 利用ANSYS/Emag或ANSYS/Multiphysics模块中的电磁场分析功能，ANSYS 可分析计算下列的设备中的电磁场，如： ·电力发电机·磁带及磁盘驱动器 ·变压器·波导 ·螺线管传动器·谐振腔 ·电动机·连接器 ·磁成像系统·天线辐射 ·图像显示设备传感器·滤波器 ·回旋加速器 在一般电磁场分析中关心的典型的物理量为： ·磁通密度·能量损耗 ·磁场强度·磁漏 ·磁力及磁矩· S-参数 ·阻抗·品质因子Q ·电感·回波损耗 ·涡流·本征频率 存在电流、永磁体和外加场都会激励起需要分析的磁场。 1.2ANSYS如何完成电磁场分析计算 ANSYS以Maxwell方程组作为电磁场分析的出发点。有限元方法计算的未知量（自由度）主要是磁位或通量，其他关心的物理量可以由这些自由度导出。根据用户所选择的单元类型和单元选项的不同，ANSYS计算的自由度可以是标量磁位、矢量磁位或边界通量。 1.3静态、谐波、瞬态磁场分析
利用ANSYS可以完成下列磁场分析： ·2-D静态磁场分析，分析直流电(DC)或永磁体所产生的磁场，用矢量位方程。参见本书“二维静态磁场分析” ·2-D谐波磁场分析，分析低频交流电流(AC)或交流电压所产生的磁场，用矢量位方程。参见本书“二维谐波磁场分析” ·2-D瞬态磁场分析，分析随时间任意变化的电流或外场所产生的磁场，包含永磁体的效应，用矢量位方程。参见本书“二维瞬态磁场分析” ·3-D静态磁场分析，分析直流电或永磁体所产生的磁场，用标量位方法。参见本书“三维静态磁场分析（标量位方法）” ·3-D静态磁场分析，分析直流电或永磁体所产生的磁场，用棱边单元法。参见本书“三维静态磁场分析（棱边元方法）” ·3-D谐波磁场分析，分析低频交流电所产生的磁场，用棱边单元法。建议尽量用这种方法求解谐波磁场分析。参见本书“三维谐波磁场分析（棱边元方法）” ·3-D瞬态磁场分析，分析随时间任意变化的电流或外场所产生的磁场，用棱边单元法。建议尽量用这种方法求解谐波磁场分析。参见本书“三维瞬态磁场分析（棱边元方法）” ·基于节点方法的3-D静态磁场分析，用矢量位方法。参见“基于节点方法的3-D静态磁场分析” ·基于节点方法的3-D谐波磁场分析，用矢量位方法。参见“基于节点方法的3-D谐波磁场分析” ·基于节点方法的3-D瞬态磁场分析，用矢量位方法。参见“基于节点方法的3-D瞬态磁场分析” 1.4关于棱边单元、标量位、矢量位方法的比较 什么时候选择2－D模型，什么时候选择3－D模型？标量位方法和矢量位方法有何不同？棱边元方法和基于节点的方法求解3-D问题又有什么区别？在下面将进行详细比较。 3-D分析就是用3-D模型模拟被分析的结构。现实生活中大多数结构需要3-D 模型来进行模拟。然而3-D模型对建模的复杂度和计算的时间都有较高要求。所以，若有可能，请尽量考虑用2-D模型来进行建模求解。
ansys大作业ANSYS电磁场分析及与ansoft仿真分析.
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 μ=1000,线圈是可视为均匀材料,空气区为自由空间(1=r μ,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 menu>preferences
第二步:定义所有物理区的单元类型为PLANE53 Preprocessor>Element type>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>Material 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
ANSYS电磁场分析指南 第十二章 远场单元
第十二章远场单元 使用远场单元可使我们在模型的外边界不用强加边界条件而说明磁场、静电场和热场的远场耗散的问题。下图为一四分之一对称的2-D偶极子有限元模型。如果不用远场单元，就必须使模型扩展到假定的无限位置，然后再说明磁力线平行或磁力线垂直边界条件。而如果使用远场单元(INFIN9)，只需为一部分空气建模，而有效地、精确地、灵活地描述了远场耗散问题。 使用远场单元（这里用的是INFIN9），只需要为一部分空气建模，结果如图2所示。 到底应该为多少空气建模，这要依赖于所处理的问题。如问题中的磁力线相对较闭合（很少磁漏），这样只需为一小部分空气建模；而对磁力线相对较开放的问题，就需要为较大部分空气建模。 12.1 远场单元
ANSYS提供如下表所示的远场单元： 注：INFIN110和INFIN111单元使你在离瞬态热源一定距离处正确地模拟热传导效应。 12.2 使用远场单元的注意事项 1、INFIN9单元和INFIN47单元的放置应以全局坐标原点为中心，通常在有限元边界上的圆弧形远场单元会得到最佳结果。 2、用INFIN110单元和INFIN111单元为远场效应建模时具有更大的灵活性。 3、INFIN110单元和INFIN111单元的“极向(Pole)”应与扰动（如载荷）中心一致。有时可能会有多个“极向”，有的可能不落在坐标圆点，这时单元极向应与最近的扰动一致，或与所有扰动的近似中心一致。与INFIN9 和INFIN47单元相比，INFIN110和INFIN111单元不需以全局坐标圆心为中心。 4、当用INFIN110和INFIN111单元时，必须给它们的外表面加无限表面(INF)标志，用SF族命令或其相应的GUI路径。
ANSYS电磁场分析指南 第八章 3-D瞬态磁场分析(棱边单元法
第八章３-D瞬态磁场分析（棱边单元法） 8.1 用棱边元方法进行3-D瞬态分析 用棱边元方法进行3-D瞬态分析的步骤与下一章的用MVP方法进行瞬态分析的步骤大体一样，只不过它们使用不同的自由度和运算法则，棱边元方法使用Frontal、sparse、JCG和ICCG求解器。参见《ANSYS基本过程手册》中求解器的详细介绍。 ANSYS支持3D静态、时谐、瞬态棱边单元分析。前面两章讨论的是静态和时谐分析，本章讨论瞬态分析。 8.2 3-D瞬态磁场分析（棱边元方法）的步骤 1. 在GUI菜单过滤中选定Magnetic-Edge项 2. 定义任务名和题目 命令：/FILNAME和/TITLE GUI:Utility Menu>File>Change Jobname Utility Menu>File>Change Title 3. 进入ANSYS前处理器 命令：/PREP7 GUI:Main Menu>Preprocessor 4. 选择SOLID117单元 命令：ET,solid117 GUI:Main Menu>Preprocessor>Element Type>Add/Edit/Delete 5. 定义SOLID117单元选项 对导电区用AZ-VOLT自由度，对不导电区用AZ自由度。 命令：KEYOPT GUI:Main Menu>Preprocessor>Element Type>Add/Edit/Delete
与第七章“谐波分析”描述的类似 6．定义材料特性 对涡流区必须说明电阻值RSVX，材料定义的过程详见第二章。 7．建立模型 用Main Menu>Preprocessor>-Modeling-界面。 8. 赋予特性 命令：VATT GUI: Main menu>Preprocessor>-Attributes-Define 9. 划分网格（用Mapped网格） 命令：VMESH GUI:Main Menu>Preprocessor>-Meshing-Mesh>-Volumes-Mapped 10. 进入求解器 命令：/SOLU GUI:Main Menu>Solution 11．给模型边界加磁力线平行和磁力线垂直边界条件 命令：DA GUI:Main Menu>Solution>-Loads-Apply>-Magnetic-Boundary 用AZ=0来模拟磁力线平行边界条件，磁力线垂直边界条件是自然边界条件，无需说明。 12. 给绞线圈加电流密度载荷 命令：BFE,js GUI:Main Menu>Solution>-Loads-Apply>-Magnetic-Excitation 除了加电流密度载荷外，还可以给一个块导体加总电流： 命令：F,,amps