ANSYS电场分析教程(经典入门教程)
ansys电场仿真分析教程
“所选取的线” 注：未划分单元前，加
上这种边界条件
“所选取的线”
1-22
• 生成有限元网格 • 利用智能尺寸选项来控制网格大小
Preprocessor>-Meshing-Size Cntrls>-smartsize-basic
• 选择OK
1-23
• Preproc>-Meshing-Mesh>-Areas-Free> 在选取框内选择ALL 选择OK
1-3
• 利用轴对称衔铁和平面定子设计 致动器的一个实例 – 衔铁旋转 – 衔铁气隙可变化
• 完整模型由2个独立部件组成 – 衔铁模块 – 定子模块
执行: solen3d.avi看动画
1-4
模拟过程概述
• 利用如下方式观察装置 – 2D与3D – 平面与轴对称 – 利用轴对称平面简化模型
• 定义物理区域 – 空气，铁，永磁体等等 – 绞线圈，块导体 – 短路，开路
目录
第一章
电磁场仿真简介……………………………………….... …….... …….... …….... …….... 1-4 第二章
二维静态分析
第三章
第1节……………………………………………………………………………..… 第2节……………………………………………………………….……….……… 第3节…………………………………………………………………….….……… 第4节…………………………………………………………………………..…… 第5节……………………………………………………………………………..…
1-30
• 激励线圈要求电流密度，故要得到线圈截面积. Preprocessor>Operate>Calc Geometric Items>Of Areas
ANSYS电场分析教程经典入门教程
ANSYS电场分析指南关键字: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。
14.2h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：14.3h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，/TITLEGUI：Utility Menu> JobnameUtility Menu> Title如果是GUI方式，设置分析参考框：GUI：Main Menu>Preferences>Electromagnetics：Electric设置为Electric，以确保电场分析所需的单元能显示出来。
之后就可以使用ANSYS前处理器来建立模型，其过程与其它分析类似，详见《ANSYS建模和分网指南》。
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制到µMKSV制电参数换算系数和MKS制到µMSVfA制电参数换算系数表自由空间介电常数等于8.0854E-6pF/µm自由空间介电常数等于8.0854E-3fF/µm14.3.2 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。
14.3.2.1 进入求解处理器命令：/SOLUGUI：Main Menu>Solution14.3.2.2定义分析类型选择下列方式之一：·GUI：选菜单路径Main Menu>Solution>New Analysis并选择静态分析·命令：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。
ANSYS二维电场分析计算
Ansys电场计算图示步骤：
1、计算模型的导入：
计算模型为CAD中做的IGES图形
2、ANSYS计算类型及节点类型的选择
点击ADD选择如下图示接点类型
点击OPITIONS选择如下图示计算模型类型
3、建立绝缘介质的介电常数
一般取值为：空气1.000585、SF6为1.002、聚四氟乙烯为3.5、瓷套6.0
如下图建立新的介质的介电常数：
双击CONSTANT，输入介电常数，如下图示：
4、面域的创建方式：
为了选取线段所组成的面域更快捷，选用LOOP选择方
式
5、面域属性的赋予：
选择步骤4创建的面域，根据步骤3建立的介电常数的顺序赋予面域所包围的绝缘介质的介点常数：
6、网格的划分：
剖分面域的选择：
点击MESH，然后选取步骤3建立的面域
为了计算更精确进行网格细分：点击REFINE进行局部剖分
7、负载（电压）的施加：
为了选取加压部位方便，可以选用LOOP选择方式，选择完毕后点击APPLY 为加压部位施加电压数值如下图
8、如下图进行数值计算：
9、结果的打印显示。
ANSYS电磁场分析指南第十五章静电场分析(p方式)
第十五章静电场分析（P方式）P方式分析概念P方式取得的结果，如电势（电压）、电场、电通量密度、静电力或能量等，可达到你要求的精度。
P方式利用高阶有限元（P阶次）来逼近真解。
P方式的求解进程是：基于初始有限元网格，对给定初始阶次的P单元进行求解，随后增加部份P单元的阶次后，再次基于有限元网格求解。
每次迭代结果与一系列收敛标准相较较。
这些收敛标准能够是：模型上某点上的电势、电场或电通量密度、总的贮存能量和总的作使劲（Maxwell应力张量）。
P阶次愈高，结果愈趋近于真实解。
利用P方式时，不必然只能用P单元生成的网格求解。
当利用P单元生成网格时，P方式最有效，但并非必然非得如此。
固然，能够用P单元建模和分网，但也能用带中间节点的h-单元（ANSYS或CAD软件包生成）生成的网络，进行P方式求解。
这提供了独立生成网格，利用P方式求解的灵活性。
关于任何网格，P方式皆能自动改善计算结果。
利用P方式的优势关于静电分析，P方式求解选项提供了许多传统的h-方式所不具有的优势。
其中最大的优势是：不需要用户严格操纵网格大小，即可取得所要求的求解精度。
若是用户对有限元分析不熟悉，或没有划分网格的实际体会，那么可用这种方式，因为它不受人工分网格精度的阻碍。
另外，P方式自适应细分网格提供的误差估量比h-方式更为精准，且能计算局部和整体误差（例如，作用在一个体上的总力）。
例如，若是需要在电介质某击穿点位置处取得高精准解，或取得某个体上的受力，P方式提供了要取得这种精准结果的最正确途径。
利用P方式P方式静态分析进程要紧有如下四个要紧步骤：1. 选择P方式2. 建模3. 加载和求得解4. 观看结果每一步将在以下各节中详细讨论15.3.1 选择P方式有二种方式可激活P方式求解：通过GUI或概念P单元[ET命令]。
·通过GUI激活P方式：命令：/PMETHGUI：Main Menu>Preferences>p-method Electr·通过概念P单元激活P方式：利用概念P单元也能激活P方式求解程序。
01 ANSYS Electronics Desktop Maxwell 3D 电场场强分析步骤-6串联功率模块
ANSYS Electronics Desktop Maxwell 3D
电场场强分析步骤
-6串联功率模块
1、打开软件：单击Project（项目）-Insert Maxwell 3D Design （插入麦克斯韦3D设计）；
2、导入模型：点击Modeler（模型）-Import（导入）-选择模型并打开；
3、分析类型：点击Maxwell 3D，右键点击Solution Type（分析类型）-Electrostatic（静态电场）。
4、分配材料：双击Modeler（模型）-Assign Material（分配材料），根据需求选择材料，本次选择Copper（铜）；
5、添加激励：选择激励源（面），右键点击Assign Excitation （分配激励）-Voltage（电压）-输入需要的电压之后（例如12.6kV）点击OK；选择激励末端（面），右键点击Assign Excitation（分配激励）- Voltage（电压）-输入需要的电压之后（例如0kV）点击OK。
6、添加空气域：点击Draw Box（绘制箱体），通过修改箱体起点及延伸量，将箱体全部包围分析对象。
绘制完后可将空气域隐藏。
7、参数设置：右键点击Analysis（分析）-Add Solution Setup （添加解决方案设置），根据实际情况修改参数并点击确定。
8、分析计算：右键点击Analysis（分析）- Analysis All（分析全部）。
9、查看分析结果：分析完成之后，选中分析对象，右键点击Field
Overlays（场图）- Field（场）- E- Mag E，选择空气域“BOX1”，勾选Plot On Surface Oonly，查看场强云图。
ANSYSWorkbench电场强度分析
ANSYSWorkbench电场强度分析这是 ANSYS 工程实战第 66 篇文章问题描述：用 ANSYS Workbench 进行电场强度分析，模型包括两个金属圈，一块非金属板，板上装一金属件。
1. 问题具体描述：1）建立静电场模块：进入 ANSYS Workbench 后，双击Electric 建立静电场模块：图 1 进入 Electric 模块2）导入模型:导入模型后，通过Enclosure 可以生成空气层，这里需要抑制掉，同时其他体设置 part。
图 2 模型导入并 part3）赋予材料属性：默认电场分析的材料参数只有电阻率。
图 3 赋予材料属性需要设置如下命令流将模型的电阻率材料参数删除，并重新赋予相对磁导率。
ET,matid,123 !6061mpdele,rsvx,MatId,2.6e-8mp,perx,matid,81ET,matid,123 !TU1mpdele,rsvx,matid,1.7e-8mp,perx,matid,81ET,matid,123 !dianrongmpdele,rsvx,matid,1.6e10mp,perx,matid,9ET,matid,123 !huangyangmpdele,rsvx,matid,1.0e13mp,perx,matid,4.5图 4 重新设置材料命令流4）划分网格：金属圈网格大小设置如图：图 5 网格大小设置非金属板网格大小设置如图：图 6 网格大小设置板上金属件网格大小设置图 7 网格大小设置网格大小设置完后进行网格划分：图 8 网格划分结果5）边界条件设置：金属圈 1 设置电压，如图：图 9 线圈电压设置金属圈 2 设置电压：图 10 线圈电压设置中间件两端设置电压：图 11 电压设置5）抑制掉模型中的空气间隙层的模型和电压，也不设置零电压：图 12 抑制间隙层及电压7）仿真分析结果：计算之后得到整个结构电压分布：图 13 电压分布中间金属结构内部非金属电场强度：图 14 电场强度。
ansys分析入门基础篇
边界条件
02
03
材料属性
设置边界条件，如固定约束、自 由约束等，以限制物体的自由度。
设置材料属性，如弹性模量、泊 松比、密度等，以模拟实际材料 的特性。
求解过程
建立模型
根据分析需求，建立相应的模型。
加载和求解
根据分析需求，加载相应的载荷和边界条件，然 后进行求解。
ansys分析入门基础篇
目录
• ANSYS软件简介 • 建立模型 • 加载与求解 • 结果后处理 • 案例分析
01 ANSYS软件简介
什么是ANSYS
综合性仿真软件
ANSYS是一款集结构、流体、电 磁、热、声等多物理场于一体的 综合性仿真软件，广泛应用于航 空航天、汽车、船舶、电子、能 源等领域。
电子
ANSYS在电子领域应用于集成电路、电子 元器件、PCB板等的设计和优化，提高产 品性能和可靠性。
船舶
ANSYS在船舶领域应用于船体结构、推进 系统、船舶设备等的设计和优化，提高船 舶性能和安全性。
ANSYS的基本功能
结构分析
流体动力学分析
ANSYS提供了强大的结构分析功能，可以 对各种材料进行静力、动力、疲劳等分析 ，模拟结构的变形、应力、应变等。
ANSYS的流体动力学分析功能可以对流体 进行稳态和瞬态分析，模拟流体流动、传 热、燃烧等过程。
电磁场分析
声场分析
ANSYS的电磁场分析功能可以对电磁设备 进行磁场、电场、电磁力的分析和优化， 提高设备的性能和效率。
ANSYS的声场分析功能可以对声音传播、 噪声产生等进行模拟和分析，优化产品的 声学性能。
02 建立模型
基于ANSYS的一种隔离开关电场仿真分析方法
基于ANSYS的一种隔离开关电场仿真分析方法在电气系统中，隔离开关是一种常用的电力设备，用于隔离和切断电路。
在隔离开关的设计过程中，对其电场特性进行仿真分析是非常重要的。
ANSYS是一种常用的工程仿真软件，可以对电场进行准确的模拟与分析。
本文提出了一种基于ANSYS的隔离开关电场仿真分析方法，具体分析步骤如下：1. 几何建模：首先对隔离开关的几何形状进行建模，包括导体、绝缘体和空气间隙等部分。
可以使用ANSYS提供的建模工具来完成这一步骤。
2. 材料属性设置：根据实际情况，对模型中的每个部分设置相应的材料属性，如导体的电导率、绝缘体的介电常数等。
可以通过导入材料数据库或手动设置来完成。
3. 网格划分：将模型划分为多个网格单元，以便进行电场分析。
可以根据具体要求选择合适的网格划分方法，在保证精度的前提下尽量减小计算量。
4. 边界条件设置：根据实际情况，对模型的边界条件进行设置。
可以设置电压或电荷密度在某些部分为零，或者设置某些部分为接地等。
5. 电场分析：使用ANSYS中的电场分析模块进行仿真分析。
可以选择不同的求解器和求解方法，如有限元法和有限差分法等，根据具体情况进行设置。
6. 结果后处理：分析完成后，可以通过ANSYS提供的后处理工具对仿真结果进行分析和可视化。
可以查看电场分布情况、电势分布等，并对结果进行评估和优化。
通过以上步骤，可以基于ANSYS对隔离开关的电场特性进行准确的仿真分析。
这种方法具有以下几个优点：1. 高效性：使用ANSYS进行仿真分析可以大大缩短设计周期，提高工作效率。
可以通过软件自动化的功能来完成建模、网格划分和结果后处理等步骤，简化了工作流程。
基于ANSYS的隔离开关电场仿真分析方法可以帮助工程师更好地理解和优化设计，提高电气系统的可靠性和安全性。
对于隔离开关的设计过程中，仿真分析是不可或缺的一步。
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ANSYS电场分析指南关键字: ANSYS 电场分析 CAE教程静电场分析（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。
14.2h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：14.3h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，/TITLEGUI：Utility Menu>File>Change JobnameUtility Menu>File>Change Title如果是GUI方式，设置分析参考框：GUI：Main Menu>Preferences>Electromagnetics：Electric设置为Electric，以确保电场分析所需的单元能显示出来。
之后就可以使用ANSYS前处理器来建立模型，其过程与其它分析类似，详见《ANSYS建模和分网指南》。
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制到µMKSV制电参数换算系数和MKS制到µMSVfA制电参数换算系数表自由空间介电常数等于8.0854E-6pF/µm自由空间介电常数等于8.0854E-3fF/µm14.3.2 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。
14.3.2.1 进入求解处理器命令：/SOLUGUI：Main Menu>Solution14.3.2.2定义分析类型选择下列方式之一：·GUI：选菜单路径Main Menu>Solution>New Analysis并选择静态分析·命令：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。
14.3.2.3定义分析选项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（ICCG）之一进行求解：命令：EQSLVGUI：Main Menu>Solution>Analysis Options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。
14.3.2.4 加载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：命令：DGUI：Main Menu>Solution>Loads>-Loads-Apply>-Electric-Boundary> -Voltage-14.3.2.4.2电荷密度（CHRG）命令：FGUI：Main Menu>Solution>Loads>-Loads-Apply>-Electric-Excitation>-Charge-On Nodes14.3.2.4.3面电荷密度（CHRGS）命令：SFGUI：Main Menu>Solution>Loads>-Loads-Apply>-Electric-Excitation-Surf Chrg Den-14.3.2.4.4 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。
命令：FMAGBCGUI：Main Menu>Solution>-Loads-Apply>-Electric-Flag>-Maxwell Surf-option14.3.2.4.5 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。
命令：SFGUI：Main Menu>Solution>-Loads-Apply>-Electric-Flag>-Infinite Surf-option分页14.3.2.4.6 体电荷密度（CHRGD）命令：BF，BFEGUI：Main Menu>Solution>-Loads-Apply>-Electric-Excitation>-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。
14.3.2.4.7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‖14.3.2.4.8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：命令：RESUMEGUI：Utility Menu>File>Resume Jobname.db14.3.2.4.9 开始求解命令：SOLVEGUI：Main Menu>Solution>Current LS14.3.2.4.10结束求解命令：FINISHGUI：Main Menu>Finish14.3.3 观察结果ANSYS和ANSYS/Emag程序把静电分析结果写到结果文件Jobname.RST中，结果中包括如下数据：主数据：节点电压（VOLT）导出数据：·节点和单元电场（EFX，EFY，EFZ，EFSUM）·节点电通量密度（DX，DY，DZ，DSUM）·节点静电力（FMAG：分量X，Y，Z，SUM）·节点感生电流段（CSGX，CSGY，CSGZ）通常在POST1通用后处理器中观察分析结果：命令：/POST1GUI：Main Menu>General Postproc对于整个后处理功能的完整描述，见ANSYS基本分析过程指南。
将所需结果读入数据库：命令：SET,,,,,TIMEGUI：Utility Menu>List>Results>Load Step Summary如果所定义的时间值处并没有计算好的结果，ANSYS将在该时刻进行线性插值计算。
对于线单元（LINK68），只能用以下方式得到导出结果：命令：ETABLEGUI：Main Menu>General Postproc>Element Table>Define Table命令：PLETABGUI：Main Menu>General Postproc>Plot Results>Elem TableMain Menu>General Postproc>Element Table>Plot Elem Table命令：PRETABGUI：Main Menu>General Postproc>List Results>List Elem TableMain Menu>General Postproc>Element Table>Elem Table Data绘制等值线图：命令：PLESOL，PLNSOLGUI：Main Menu>General Postproc>Plot Results>Element SolutionMain Menu>General Postproc>Plot Results>Nodal Solu绘制矢量图：命令：PLVECTGUI：Main Menu>General Postproc>Plot Results>PredefinedMain Menu>General Postproc>Plot Results>User Defined以表格的方式显示数据：命令：PRESOL，PRNSOL，PRRSOLGUI：Main Menu>General Postproc>List Results>Element SolutionMain Menu>General Postproc>List Results>Nodal SolutionMain Menu>General Postproc>List Results>Reaction SoluPOST1执行许多其他后处理功能，包括按路径和载荷条件的组合绘制结果图。
更详细信息见ANSYS 基本分析过程手册。
14.4 多导体系统提取电容静电场分析求解的一个主要参数就是电容。
在多导体系统中，包括求解自电容和互电容，以便在电路模拟中能定义等效集总电容。
CMATRIX宏命令能求得多导体系统自电容和互电容。
详见《ANSYS理论手册》5.10节。
14.4.1 对地电容和集总电容有限元仿真计算，可以提取带（对地）电压降导体由于电荷堆积形成的―对地‖电容矩阵。
下面叙述一个三导体系统（一个导体为地）。
方程式中Q1和Q2为电极1和2上的电荷，U1和U2分别为电压降。
Q1= (Cg)11(U1)+(Cg)12(U2)Q2= (Cg)12(U1)+(Cg)22(U2)式中Cg称作为―对地电容‖矩阵。
这些对地电容并不表示集总电容（常用于电路分析），因为它们不涉及到二个导体之间的电容。
使用CMATRIX宏命令能把对地电容矩阵变换成集总电容矩阵，以便用于电路仿真。
图2描述了三导体系统的等效集总电容。
下面二个方程描述了感应电荷与电压降之间形成的集总电容：Q1=(C1)11(U1)+(C1)12(U1—U2)Q2=(C1)12(U1—U2)+(C1)22(U2)式中C1称为＂集总电容＂的电容矩阵。
分页14.4.2 步骤CMATRIX宏命令将进行多元模拟，可求得对地电容矩阵和集总电容矩阵值。