AnsoftMaxwellD圆柱永磁体受力仿真Harris

ansoft-maxwell-入门及相关基础操作

第四个Remove Material(s)按钮是将选中的材料从材料库中删除；第五个Expert to Library 按钮是将选中的材料导入到用户个人材料库中，方便用户管理其常用的材料库。
3 材料管理（material）
3 材料管理（material）
第一栏：Relative Permeability 是相对磁导率项，默认的是Simple 即各向同性且导磁性能为线性，其默认数值为1。第一项为Simple 即各向同性其线性；第二项为Anisotropic 各向异性，当选择完该项后，会在Relative Permeability 项下出现T(1，1)，T(2，2)和T(3，3)这三个参数描述的是材料的三个轴向；第三个选项是Nonlinear 非线性选项，选择该选项后即可设置材料导磁性能的非线性，即常用的BH 曲线。
当Const 常数等于0 时，描述的是磁力线平行于所给定的边界线，这在仿真理想磁绝缘情况时特别有用。
4 边界条件（Boundary）
2 Symmetry Boundary 对称边界条件如果计算的模型具有对称性，则可以通过使用对称边界条件来达
到缩小计算模型区域的目的。在对称边界条件中又分为奇对称边界条件和偶对称边界条件。
3 材料管理（material）
相对磁导率栏后是Bulk Conductivity 电导率栏，默认的电导率单位是S/m，对于新加入的材料该项数值为2000000。
Composition 项是设置材料构成，默认的是Solid 即是由实心材料组成，鼠标左键单击Solid 字符可以看到在弹出的下拉菜单中还有一个选项是 Lamination 项，该选项所表示的是叠片形式，例如变压器铁心，正是由一片片的硅钢片叠压而成，因为需要添加的新材料是各向异性的硅钢片，所以在材料构成上需要选择Lamination 项。在选择了叠片形式项后，会在Composition 项下新出现两个设置项，第一个是Stacking Factor 叠压系数项，可将其设置为0.97，第二个是Stacking Direction 叠压方向，在此认为Z 轴为叠压方向，所以将其选择为V(3)。整个设置完毕后如下图所示。

Ansoft Maxwell 3D圆柱永磁体受力仿真——Harris

问题分析：两个圆柱形永磁铁，磁化方向为轴向，分析小圆柱磁铁在竖直方向不同位置受到的磁力。

仿真步骤：一、打开Maxwell软件，点击三维建模，保存文件及分析项目二、点击，设置SolutionType静磁场Magnetostatic求解器类型三、设置永磁材料复制永磁材料改参数：下图中的X/Y/Z Component后面有1/-1就表示该向正/反方向就是充磁方向双击添加的材料自动加载到项目材料中四、建模添加材料使用建大小两个圆柱，先选中大圆柱，按住Ctrl再选小圆柱，点击中的Boolean运算中的Subtract做减运算，得到空心圆柱模型小圆柱的Z向高度参数化：选中圆柱模型上右键，选择Properties其中InnerHeight是自命名的高度参数，参数化成功。

五、添加求解域点击，在Value里输入200六、添加求解参数，即磁力选中小圆柱，右键单击/Assign/Force七、求解设定及网格划分网格采用自动划分，不用在Mesh Operations中操作（这个是手动网格划分的选项）在上点击右键/Add Solution Setup，默认点确定即可在绘图区Ctrl+A，在Analysis上单击右键/Apply Mesh Operations，自动网格划分完毕八、参数扫描求解就是InnerHeight的变化过程中ZForce的值右击/Add/Parametric设置计算结果项该界面是默认力ZForce的输出设置，设置完后点击Add Calculation;如果要对Zforce插入其他公式输出，选择进行设置。

所有都设置好以后，在上单击右键，选择Analyze，等待仿真计算结束后还是上图位置处右击，选择View Analysis Results，即可看到仿真结果：九、磁场分布查看：先选中求解域，在上右击/Fields/B/B_Vector（磁长的矢量分布情况）或者Mag_B（大小强弱分布情况）。

Ansoft Maxwell 仿真实例PDF(68页)

1. 静电场问题实例：平板电容器电容计算仿真平板电容器模型描述：上下两极板尺寸：25mm×25mm×2mm，材料：pec（理想导体）介质尺寸：25mm×25mm×1mm，材料：mica（云母介质）激励：电压源，上极板电压：5V，下极板电压：0V。

要求计算该电容器的电容值1.建模（Model）Project > Insert Maxwell 3D DesignFile>Save as>Planar Cap（工程命名为“Planar Cap”）选择求解器类型：Maxwell > Solution Type> Electric> Electrostatic创建下极板六面体Draw > Box（创建下极板六面体）下极板起点：（X,Y,Z）>（0, 0, 0）坐标偏置：（dX,dY,dZ）>（25, 25,0）坐标偏置：（dX,dY,dZ）>（0, 0, 2）将六面体重命名为DownPlateAssign Material > pec（设置材料为理想导体perfect conductor）创建上极板六面体Draw > Box（创建下极板六面体）上极板起点：（X,Y,Z）>（0, 0, 3）坐标偏置：（dX,dY,dZ）>（25, 25,0）坐标偏置：（dX,dY,dZ）>（0, 0, 2）将六面体重命名为UpPlateAssign Material > pec（设置材料为理想导体perfect conductor）创建中间的介质六面体Draw > Box（创建下极板六面体）介质板起点：（X,Y,Z）>（0, 0, 2）坐标偏置：（dX,dY,dZ）>（25, 25,0）坐标偏置：（dX,dY,dZ）>（0, 0, 1）将六面体重命名为mediumAssign Material > mica（设置材料为云母mica，也可以根据实际情况设置新材料）创建计算区域（Region）Padding Percentage：0%忽略电场的边缘效应（fringing effect）电容器中电场分布的边缘效应2.设置激励（Assign Excitation）选中上极板UpPlate,Maxwell 3D> Excitations > Assign >Voltage > 5V选中下极板DownPlate,Maxwell 3D> Excitations > Assign >Voltage > 0V3.设置计算参数（Assign Executive Parameter）Maxwell 3D > Parameters > Assign > Matrix > Voltage1, Voltage2 4.设置自适应计算参数（Create Analysis Setup）Maxwell 3D > Analysis Setup > Add Solution Setup最大迭代次数：Maximum number of passes > 10 误差要求：Percent Error > 1%每次迭代加密剖分单元比例：Refinement per Pass > 50%5. Check & Run6. 查看结果Maxwell 3D > Reselts > Solution data > Matrix电容值：31.543pF2. 恒定电场问题实例：导体中的电流仿真恒定电场：导体中，以恒定速度运动的电荷产生的电场称为恒定电场，或恒定电流场（DC conduction ）恒定电场的源：（1）Voltage Excitation ，导体不同面上的电压（2）Current Excitations ，施加在导体表面的电流（3）Sink （汇），一种吸收电流的设置，确保每个导体流入的电流等于流出的电流。

Ansoft Maxwell 3D圆柱永磁体受力仿真——Harris教学文稿

问题分析：两个圆柱形永磁铁，磁化方向为轴向，分析小圆柱磁铁在竖直方向不同位置受到的磁力。

仿真步骤：一、打开Maxwell软件，点击三维建模，保存文件及分析项目二、点击，设置SolutionType静磁场Magnetostatic求解器类型三、设置永磁材料复制永磁材料改参数：下图中的X/Y/Z Component后面有1/-1就表示该向正/反方向就是充磁方向双击添加的材料自动加载到项目材料中四、建模添加材料使用建大小两个圆柱，先选中大圆柱，按住Ctrl再选小圆柱，点击中的Boolean运算中的Subtract做减运算，得到空心圆柱模型小圆柱的Z向高度参数化：选中圆柱模型上右键，选择Properties其中InnerHeight是自命名的高度参数，参数化成功。

五、添加求解域点击，在Value里输入200六、添加求解参数，即磁力选中小圆柱，右键单击/Assign/Force七、求解设定及网格划分网格采用自动划分，不用在Mesh Operations中操作（这个是手动网格划分的选项）在上点击右键/Add Solution Setup，默认点确定即可在绘图区Ctrl+A，在Analysis上单击右键/Apply Mesh Operations，自动网格划分完毕八、参数扫描求解就是InnerHeight的变化过程中ZForce的值右击/Add/Parametric设置计算结果项该界面是默认力ZForce的输出设置，设置完后点击Add Calculation;如果要对Zforce插入其他公式输出，选择进行设置。

所有都设置好以后，在上单击右键，选择Analyze，等待仿真计算结束后还是上图位置处右击，选择View Analysis Results，即可看到仿真结果：九、磁场分布查看：先选中求解域，在上右击/Fields/B/B_Vector（磁长的矢量分布情况）或者Mag_B（大小强弱分布情况）。

Ansoft Maxwell 3D圆柱永磁体受力仿真——Harris

精心整理问题分析：
两个圆柱形永磁铁，磁化方向为轴向，分析小圆柱磁铁在竖直方向不同位置受到的磁力。

仿真步骤：
一、
二、点击，设置
三、
四、
使用建大小两个圆柱，先选中大圆柱，按住
中的
选中圆柱模型上右键，选择Properties
其中InnerHeight是自命名的高度参数，参数化成功。

五、添加求解域
点击，在Value里输入200
六、添加求解参数，即磁力
选中小圆柱，右键单击/Assign/Force
七、求解设定及网格划分
在
八、
就是
右击/Add/Parametric
设置计算结果项
该界面是默认力ZForce的输出设置，设置完后点击AddCalculation;如果要对Zforce 插入其他公式输出，选择
进行设置。

所有都设置好以后，在上单击右键，选择Analyze，等待仿真计算结束后还是上图位置处右击，选择ViewAnalysisResults，即可看到仿真结果：
九、
在
或者（大小强弱分布情况）。

Maxwell仿真圆柱体电容器

电磁场与电磁波项目训练报告仿真求解圆柱形电容器班级：通信13-2姓名：闫振宇学号：1306030222指导教师：徐维老师成绩：电子与信息工程学院信息与通信工程系项目训练一仿真求解圆柱形电容器1. 实验目的和任务1）掌握用ANSYS Maxwell 软件仿真的方法；2）学会利用所学的场强，电容，电场的知识来解决实际现实生活中的计算问题； 3）利用ANSYS Maxwell 软件仿真圆柱形电容器。

2. 实验内容1）学习ANSYS Maxwel 有限元分析步骤； 2）学习ANSYS Maxwel 的基本仿真操作步骤；3）对圆柱体电容器计算理论值和实验的仿真值进行比较，得出结论。

3. 实验原理电容是反映电容器储存的电荷本领大小的物理量。

电容的定义：一个电容器所带的电量Q 总与其电压U 成正比，比值Q/U 叫电容器的电容。

以C 表示电容器的电容，就有公式：UQ C =电容器的电容决定于电容器的本身结构，即是导体的形状，尺寸以及两导体间电介质的种类等，而与它所带的电量无关。

首先，假设本题中圆柱体电容器的内部的外表面，和外部的内表面分别带有绝对值为Q 的电量。

两筒之间充满相对介电常数为εr的电介质。

（m F o 1012855313.8-⨯=ε）所以，在距离轴线为r 的电介质中一点的电场强度E 为：rLQ E r εεπ 2=对E 进行积分，可以得到两圆筒间的电压U 为：dr RR rL Q U r ⎰=212εεπ =R R L Q r 12ln 2εεπ就得到了圆柱形电容器的电容C 为：)ln(212RR L C r εεπ =根据以上的公式，代入R2=1mm，R1=0.6mm，得出长度为L的圆柱形电容器电容。

4.实验步骤4.1建模（Model）Project > Insert Maxwell 3D DesignFile>Save as>Cylinder Cap（工程命名为“Cylinder yuanzhuti”）选择求解器类型：Maxwell > Solution Type> Electric> Electrostatic（静电的）4.1.1 创建中心圆柱体导体Draw > Cylinder（中心圆柱体导体）圆柱中心点坐标：（X,Y,Z）>（0, 0, 0）mm坐标偏置：（dX,dY,dZ）>（0.6, 0.6,0）mm坐标偏置：（dX,dY,dZ）>（0, 0, 2）mm将圆柱体重命名为Cylinder5Assign Material > copper（设置材料为铜copper）4.1.2 创建内外导体间空心圆柱体介质Draw > Cylinder（中心圆柱体导体）圆柱中心点坐标：（X,Y,Z）>（0, 0, 0）mm坐标偏置：（dX,dY,dZ）>（0.6, 0.6,0）mm坐标偏置：（dX,dY,dZ）>（0, 0, 2）mm将圆柱体重命名为Cylinder1Draw > Cylinder（中心圆柱体导体）圆柱中心点坐标：（X,Y,Z）>（0, 0, 0）mm坐标偏置：（dX,dY,dZ）>（1.0, 1.0,0）mm坐标偏置：（dX,dY,dZ）>（0, 0, 2）mm将圆柱体重命名为Cylinder2选中Cylinder1，Cylinder2Modeler （建模）> Boolean > Sbutract（分离）Blank park：Cylinder1Tool park：Cylinder2将分离出的圆环命名为Cylinder4Assign Material > air（设置材料为空气air）4.1.3创建外空心圆柱体导体Draw > Cylinder（中心圆柱体导体）圆柱中心点坐标：（X,Y,Z）>（0, 0, 0）mm坐标偏置：（dX,dY,dZ）>（1.0, 1.0,0）mm坐标偏置：（dX,dY,dZ）>（0, 0, 2）mm将圆柱体重命名为Cylinder6Draw > Cylinder（中心圆柱体导体）圆柱中心点坐标：（X,Y,Z）>（0, 0, 0）mm坐标偏置：（dX,dY,dZ）>（1.2, 1.2,0）mm坐标偏置：（dX,dY,dZ）>（0, 0, 2）mm将圆柱体重命名为Cylinder7选中Cylinder6，Cylinder7Modeler （建模）> Boolean > Sbutract（分离）Blank park：Cylinder6Tool park：Cylinder7将分离出的圆环命名为Cylinder3Assign Material > copper（设置材料为铜copper）图4-1仿真效果图4.2设置参数4.2.1 创建设置区域（Region）Draw > RegionPadding Percentage：0%减少电场的边缘效应（fringing effect）4.2.2 设置激励电压（Assign Excitation）选择Cylinder5Maxwell 3D> Excitations > Assign>V oltage > 5V选择Cylinder3Maxwell 3D> Excitations > Assign >V oltage > 0V4.2.3设置自适应计算参数（Create Analysis Setup）Maxwell 3D > Analysis Setup > Add Solution Setup最大迭代次数：Maximum number of passes > 10误差要求：Percent Error > 1%每次迭代加密剖分单元比例：Refinement per Pass > 50%4.2.4 设置计算参数（Assign Executive Parameter）Maxwell 3D > Parameters > Assign > Matrix > V oltage1, V oltage2 4.2.5 check，计算，查看结果Maxwell 3D > Reselts > Solution data > Matrix图4-2仿真数据图5.数据取电容器长度L为：2mm，则有：电容值：C=0.2186pF表 4-1 理论及仿真的值理论计算值仿真输出值0.2179pF 0.2186pF图5-1电压分布图6.心得体会通过利用Maxwell软件制作圆柱体电容器，了解了Maxwell软件的基本操作和使用方法。

Ansoft Maxwell简介与电场仿真实例PPT精选文档

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4.设置计算参数（可选）
计算电容值：Maxwell 3D> Parameters > Assign > Matrix
计算参数
Force，力（虚位移法） Torque，转矩 Matrix，矩阵参数（对于静电场问题：部分电容参数矩阵）
静电独立系统— D 线从这个系统中的带电体发出，并终止于该系统中的其余带电体，与外界无任何联系，即系统中，总净电荷为0。
12
继续建模：绘制外层屏蔽层模型从Outer模型中减去Air模型，得到外层屏蔽层模型。选中Outer模型和Air模型： Edit > Select > By Name
Shift+鼠标左键
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继续建模：绘制外层屏蔽层模型从Outer模型中减去Air模型，得到外层屏蔽层模型。
Modeler > Boolean > Subtract
双击
双击改名：Inner
单击改模型颜色
单击设置材料：copper
11
继续建模：绘制外层屏蔽层模型选中已建立的Inner模型，Ctrl+C， Ctrl+V
建立第2个圆柱体，命名为Outer，材料：Copper
双击修改模型尺寸同理，建立第3个圆柱体，半径改为1mm，命名为Air，材料：vacuum 从Outer模型中减去Air模型，得到外层屏蔽层模型。
瞬态场（Transient Field）
用于求解某些涉及到运动和任意波形的电压、电流源激励的设备。该模块能同时求解磁场、电路及运动等强耦合的方程，因而可轻而易举地解决上述装置的性能分析问题。
4
Ansoft仿真步骤
选择求解器类型建模
设置材料属性（电导率，介电常数，磁导率等）

Ansoft Maxwell 仿真实例PDF(68页)

1. 静电场问题实例：平板电容器电容计算仿真平板电容器模型描述：上下两极板尺寸：25mm×25mm×2mm，材料：pec（理想导体）介质尺寸：25mm×25mm×1mm，材料：mica（云母介质）激励：电压源，上极板电压：5V，下极板电压：0V。

要求计算该电容器的电容值1.建模（Model）Project > Insert Maxwell 3D DesignFile>Save as>Planar Cap（工程命名为“Planar Cap”）选择求解器类型：Maxwell > Solution Type> Electric> Electrostatic创建下极板六面体Draw > Box（创建下极板六面体）下极板起点：（X,Y,Z）>（0, 0, 0）坐标偏置：（dX,dY,dZ）>（25, 25,0）坐标偏置：（dX,dY,dZ）>（0, 0, 2）将六面体重命名为DownPlateAssign Material > pec（设置材料为理想导体perfect conductor）创建上极板六面体Draw > Box（创建下极板六面体）上极板起点：（X,Y,Z）>（0, 0, 3）坐标偏置：（dX,dY,dZ）>（25, 25,0）坐标偏置：（dX,dY,dZ）>（0, 0, 2）将六面体重命名为UpPlateAssign Material > pec（设置材料为理想导体perfect conductor）创建中间的介质六面体Draw > Box（创建下极板六面体）介质板起点：（X,Y,Z）>（0, 0, 2）坐标偏置：（dX,dY,dZ）>（25, 25,0）坐标偏置：（dX,dY,dZ）>（0, 0, 1）将六面体重命名为mediumAssign Material > mica（设置材料为云母mica，也可以根据实际情况设置新材料）创建计算区域（Region）Padding Percentage：0%忽略电场的边缘效应（fringing effect）电容器中电场分布的边缘效应2.设置激励（Assign Excitation）选中上极板UpPlate,Maxwell 3D> Excitations > Assign >Voltage > 5V选中下极板DownPlate,Maxwell 3D> Excitations > Assign >Voltage > 0V3.设置计算参数（Assign Executive Parameter）Maxwell 3D > Parameters > Assign > Matrix > Voltage1, Voltage2 4.设置自适应计算参数（Create Analysis Setup）Maxwell 3D > Analysis Setup > Add Solution Setup最大迭代次数：Maximum number of passes > 10 误差要求：Percent Error > 1%每次迭代加密剖分单元比例：Refinement per Pass > 50%5. Check & Run6. 查看结果Maxwell 3D > Reselts > Solution data > Matrix电容值：31.543pF2. 恒定电场问题实例：导体中的电流仿真恒定电场：导体中，以恒定速度运动的电荷产生的电场称为恒定电场，或恒定电流场（DC conduction ）恒定电场的源：（1）Voltage Excitation ，导体不同面上的电压（2）Current Excitations ，施加在导体表面的电流（3）Sink （汇），一种吸收电流的设置，确保每个导体流入的电流等于流出的电流。