Ansoft工程電磁場有限元分析

第1章 電磁場有限元分析簡介

1.1 電磁場基本理論

1.1.1 麥克斯韋方程組

1.1.2 麥克斯韋方程組各方程之間的關(guān)系

1.1.3 本構(gòu)關(guān)系

1.1.4 階電磁場微分方程

1.1.5 電磁場求解的邊界條件

1.2 電磁場求解的有限元方法

1.2.1 一維有限元法

1.2.2 電磁場解后處理

1.3 ansoft電磁場分析軟件簡介

1.3.1 maxwell 3d/2d電磁場求解器分類

1.3.2 電磁分析軟件應(yīng)用領(lǐng)域

第2章 maxwell 2d開發(fā)環(huán)境

2.1 [執(zhí)行命令]對話框

2.2 幾何建模器

2.2.1 [2d建模器的主框架]對話框

2.2.2 菜單欄

2.2.3 工具欄

2.3 邊界條件管理器

.2.3.1 菜單欄

2.3.2 工具欄

2.4 材料管理器

2.4.1 材料庫

2.5 網(wǎng)格生成器

2.5.1 菜單欄

2.5.2 工具欄

2.6 參數(shù)列表器

2.7 后處理器

2.7.1 后處理命令

2.7.2 菜單

2.8 場計算器

2.8.1 界面描述

2.8.2 例[2.1]輸出場計算結(jié)果到均勻網(wǎng)格

第3章 二維靜磁場分析

3.1 二維靜磁分析理論

3.1.1 磁矢勢方程的導(dǎo)出

3.1.2 磁鏈和電流

3.1.3 靜磁力和力矩的計算

3.2 二維靜磁分析中源的處理

3.3 二維靜磁分析中的邊界條件

3.3.1 默認(rèn)邊界條件

3.3.2 狄里克萊邊界(value boundary)

3.3.3 氣球邊界

3.3.4 對稱邊界

3.3.5 匹配邊界

3.4 [例3.1]螺線管電磁閥靜磁場分析

3.4.1 生成項目

3.4.2 生成螺線管模型

3.4.3 指定材料屬性

3.4.4 建立邊界條件和激勵源

3.4.5 設(shè)定求解參數(shù)

3.4.6 設(shè)定求解選項

3.4.7 求解分析

3.4.8 磁場力與磁通密度分析

3.5 [例3.2]電磁體設(shè)計

3.5.1 問題的提出

3.5.2 解析解描述

3.5.3 maxwell 2d靜磁求解器計算

第4章 二維渦流場分析

4.1 二維渦流分析理論(a-φ法)

4.1.1 a-φ方程組的導(dǎo)出

4.1.2 渦流與趨膚深度

4.1.3 阻抗矩陣

4.1.4 電磁力

4.1.5 電磁轉(zhuǎn)矩

4.1.6 電流

4.2 二維非線性渦流場理論

4.2.1 正弦b

4.2.2 正弦

4.2.3 磁導(dǎo)率

4.3 二維渦流分析中源的處理

4.3.1 主動導(dǎo)體

4.3.2 被動導(dǎo)體

4.3.3 指定單相或多相系統(tǒng)的相位

4.4 二維渦流分析中的阻抗邊界條件

4.5 [例4.1]母線阻抗渦流分析

4.5.1 生成幾何模型

4.5.2 設(shè)定模型

4.5.3 設(shè)定執(zhí)行參數(shù)

4.5.4 設(shè)定求解選項

4.5.5 阻抗分析

4.6 [例4.2]同軸線電感分析

4.6.1 生成幾何模型

4.6.2 設(shè)定模型

4.6.3 設(shè)定執(zhí)行參數(shù)

4.6.4 設(shè)定求解選項

4.6.5 計算電感

第5章 二維軸向磁場渦流分析

5.1 二維軸向磁場渦流分析理論

5.1.1 軸向磁場渦流方程

5.1.2 電流密度和電場強(qiáng)度的計算

5.2 二維軸向磁場渦流分析源的處理

5.3 [例5.1]疊片鋼渦流損耗分析

5.3.1 仿真分析

5.3.2 數(shù)值計算結(jié)果

第6章 二維靜電場分析

6.1 二維靜電分析理論(標(biāo)勢法)

6.1.1 靜電場求解方程的導(dǎo)出

6.1.2 電容

6.1.3 電場力和轉(zhuǎn)矩的計算

6.2 二維靜電分析中的邊界條件

6.2.1 默認(rèn)邊界條件

6.2.2 狄里克萊邊界

6.2.3 氣球邊界

6.2.4 對稱邊界

6.3 二維靜電分析中源的加載

6.3.1 實體電壓源

6.3.2 邊緣電壓源

6.3.3 實體電荷源

6.3.4 電荷片

6.4 [例6.1]微波集成電路中的微帶線分析

6.4.1 生成幾何模型

6.4.2 設(shè)定模型

6.4.3 設(shè)定執(zhí)行參數(shù)

6.4.4 設(shè)定求解選項

6.4.5 電容與電場強(qiáng)度的分析

第7章 二維直流傳導(dǎo)穩(wěn)恒電場分析

7.1 二維穩(wěn)恒電場理論

7.1.1 求解方程

7.1.2 電導(dǎo)矩陣

7.1.3 恒定電流

7.2 二維穩(wěn)恒電場分析中的邊界條件

7.2.1 默認(rèn)邊界條件

7.2.2 狄里克萊(value boundary)邊界

7.2.3 氣球邊界

7.2.4 對稱邊界

7.2.5 電阻邊界

7.2.6 匹配邊界

7.3 二維穩(wěn)恒電場分析中源的處理

7.4 [例7.1]同軸線漏電導(dǎo)分析

7.4.1 指定邊界條件和源

7.4.2 電容與電場強(qiáng)度的分析

第8章 二維交變電場分析

8.1 二維交變電場分析理論

8.2 二維交變電場分析中的邊界條件與源的處理

8.3 [例8.1]同軸線特性阻抗分析

第9章 二維瞬態(tài)場分析

9.1 二維瞬態(tài)分析理論

9.1.1 時變磁場方程組

9.1.2 鉸鏈導(dǎo)體(stranded conductor)

9.1.3 實體導(dǎo)體(solid conductor)

9.1.4 帶有電流源的實體導(dǎo)體

9.1.5 帶有電壓源的實體導(dǎo)體

9.1.6 平移運動

9.1.7 轉(zhuǎn)動

9.1.8 相量圖

9.1.9 實部和虛部

9.2 二維瞬態(tài)分析中源的處理

9.2.1 實體電流(solid current)

9.2.2 實體電壓(solid voltage)

9.2.3 表面電流(current sheet)

9.2.4 外部連接(external connection)

9.2.5 schematic capture and diodes

9.3 二維瞬態(tài)分析中的邊界條件

9.4 [例9.1]電磁激勵器瞬態(tài)分析實例

9.4.1 生成幾何模型

9.4.2 指定材料屬性

9.4.3 指定邊界條件和源

9.4.4 定義求解選項

9.4.5 生成解

第10章 二維溫度場分析

10.1 二維熱分析理論基礎(chǔ)

10.2 二維溫度場邊界條件

10.2.1 強(qiáng)加溫度(enforce temperature)

10.2.2 表面熱流密度(surface heat flux)

10.2.3 熱對流(convection)

10.2.4 輻射(radiation)

10.3 [例10.1]帶有集中熱源絕緣棒的溫度場分析

10.3.1 問題分析與解析解

10.3.2 maxwell 2d溫度場仿真分析

10.4 [例10.2]導(dǎo)電棒的溫度場分析

10.4.1 問題描述與解析解

10.4.2 maxwell 2d溫度場仿真分析

10.5 [例10.3]方形截面導(dǎo)體溫度場計算檢驗

10.5.1 建立maxwell 2d工程項目

10.5.2 創(chuàng)建2d模型

10.5.3 設(shè)定材料屬性

10.5.4 設(shè)定邊界條件和激勵源

10.5.5 求解

10.5.6 分析求解結(jié)果及檢查能量守恒

10.6 [例10.4]單一導(dǎo)體溫度場分析

10.6.1 建立maxwell 2d 程項目

10.6.2 創(chuàng)建2d模型

10.6.3 設(shè)定材料屬性

10.6.4 設(shè)定熱邊界條件和激勵源

10.6.5 求解

10.6.6 結(jié)果分析

10.7 [例10.5]線圈溫度場分析

10.7.1 問題分析

10.7.2 maxwell 2d仿真過程

第11章 二維參數(shù)化電磁場分析

11.1 [例11.1]螺線管電磁閥的參數(shù)化求解

11.1.1 施加幾何約束

11.1.2 建立模型

11.1.3 磁場力與線圈電感數(shù)值結(jié)果

11.1.4 磁場力、電感隨位置變化的函數(shù)圖

11.1.5 磁場力、電感隨電流變化的函數(shù)圖

11.2 [例11.2]冶金選礦領(lǐng)域磁選機(jī)的設(shè)計

11.2.1 比磁力的計算

11.2.2 求解步驟

11.2.3 磁場強(qiáng)度分布和磁選力的計算

第12章 三維靜電場分析

12.1 生成幾何模型

12.2 指定材料屬性

12.3 指定邊界條件和源

12.4 設(shè)定求解選項

12.5 數(shù)值計算分析

第13章 三維靜磁場分析

13.1 三維靜磁場分析理論

13.1.1 傳導(dǎo)電流求解

13.1.2 靜磁場求解

13.1.3 電感理論與計算

13.1.4 磁場儲能與伴隨儲能

13.1.5 洛侖茲力

13.1.6 洛侖茲力距

13.1.7 虛位移法計算磁場力

13.1.8 虛位移法計算磁場轉(zhuǎn)矩

13.2 三維靜磁分析中源的處理

13.2.1 電壓

13.2.2 電壓降

13.2.3 電流源

13.2.4 電流密度源

13.2.5 電流密度端口(current density terminals)

13.3 三維靜磁分析中的邊界條件

13.3.1 默認(rèn)邊界條件

13.3.2 h磁場邊界

13.3.3 對稱邊界

13.3.4 匹配邊界

13.3.5 絕緣邊界

13.4 [例13.1]靜磁力分析

13.4.1 生成幾何模型

13.4.2 指定材料屬性

13.4.3 指定邊界條件和源

13.4.4 設(shè)定執(zhí)行參數(shù)

13.4.5 指定求解規(guī)范

13.4.6 磁場力與磁通密度的分析

第14章 三維渦流場分析

14.1 三維渦流場理論

14.1.1 直接方法和磁標(biāo)勢方法的導(dǎo)出

14.1.2 常用電磁參數(shù)公式

14.2 三維渦流分析中源的處理

14.2.1 電流源

14.2.2 電流密度源

14.2.3 電流密度端口(current density terminals)

14.3 三維渦流分析中的輻射邊界條件

14.4 [例14.1]正弦渦流分析(team workshop7)

14.4.1 生成幾何模型

14.4.2 設(shè)定模型

14.4.3 計算數(shù)據(jù)與測量數(shù)據(jù)對比

14.4.4 表面電流分布和磁通密度分布

14.5 [例14.2]訓(xùn)練后處理器的應(yīng)用實例

14.5.1 仿真分析

14.5.2 后處理

14.6 [例14.3]母線阻抗分析

14.6.1 生成幾何模型

14.6.2 設(shè)定模型

14.6.3 設(shè)定執(zhí)行參數(shù)

14.6.4 指定求解規(guī)范

14.6.5 細(xì)化網(wǎng)格

14.6.6 阻抗分析

第15章 三維瞬態(tài)場分析

15.1 maxwell vl0.0 &ephysicstm

15.2 [例15.1]爪極電機(jī)瞬態(tài)場分析

15.2.1 生成幾何模型

15.2.2 指定材料屬性

15.2.3 指定邊界條件和源

15.2.4 定義求解參數(shù)

15.2.5 定義求解選項

15.2.6 結(jié)果后處理

第16章 三維參數(shù)化電磁場分析

16.1 宏(3d macros)

16.1.1 類型

16.1.2 主要功能

16.1.3 命令提示窗口

16.1.4 建模器宏

16.1.5 后處理器宏

16.1.6 全局宏

16.2 [例16.1]有隙感應(yīng)器的參數(shù)化分析

16.2.1 生成幾何模型

16.2.2 指定材料屬性

16.2.3 指定邊界條件和源

16.2.4 設(shè)定計算參數(shù)

16.2.5 設(shè)定求解選項

16.2.6 設(shè)定參數(shù)化變量

16.2.7 進(jìn)行參數(shù)化求解

16.2.8 后處理

第17章 三維溫度場分析

17.1 三維溫度場理論基礎(chǔ)

17.1.1 穩(wěn)態(tài)溫度場理論

17.1.2 瞬態(tài)溫度場理論

17.1.3 邊界條件

17.2 [例17.1]母線瞬態(tài)溫度場分析

17.2.1 生成幾何模型

17.2.2 指定材料屬性

17.2.3 指定邊界條件和源

17.2.4 設(shè)定求解參數(shù)

17.2.5 定義穩(wěn)態(tài)溫度場求解選項

17.2.6 定義瞬態(tài)溫度場求解選項

17.2.7 求解

17.2.8 結(jié)果后處理

第18章 三維應(yīng)力場分析

18.1 三維應(yīng)力場理論基礎(chǔ)

18.1.1 3d靜態(tài)應(yīng)力求解器

18.1.2 位移法

18.1.3 體積載荷和表面引力

18.1.4 熱應(yīng)力

18.1.5 位移約束

18.1.6 應(yīng)變能

18.1.7 主應(yīng)力

18.1.8 yon mises等價應(yīng)力

18.1.9 執(zhí)行參數(shù)

18.2 [例18.1]通用電機(jī)應(yīng)力場分析

18.2.1 生成幾何模型

18.2.2 指定材料屬性

18.2.3 指定邊界條件和源

18.2.4 設(shè)定求解參數(shù)

18.2.5 定義求解選項

18.2.6 求解

18.2.7 結(jié)果后處理

參考文獻(xiàn)

本書共分為18章，主要介紹了ansoft公司的maxwell 2d與3d電磁場計算軟件集成環(huán)境及其操作與使用方法。書中列舉了大量的工程應(yīng)用實例，深入淺出地講述了如何應(yīng)用maxwell軟件進(jìn)行仿真設(shè)計。