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）3-D3-DMVP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、JCGICCGANSYSANSYS3D谐分析，本章讨论瞬态分析。3-D（棱边元方法）的步骤GUIMagnetic-Edge项定义任务名和题目命令：/FILNAME和/TITLEGUI:UtilityMenu>File>ChangeJobnameUtilityMenu>File>ChangeTitleANSYS命令：/PREP7GUI:MainMenu>PreprocessorSOLID117GUI:MainMenu>Preprocessor>ElementType>Add/Edit/DeleteSOLID117AZ-VOLTAZ命令：KEYOPTGUI:MainMenu>Preprocessor>ElementType>Add/Edit/Delete与第七章“谐波分析”描述的类似定义材料特性RSVX，7．建立模型用MainMenu>Preprocessor>-Modeling-界面。赋予特性命令：VATTGUI:Mainmenu>Preprocessor>-Attributes-Define划分网格（Mapped命令：VMESHGUI:MainMenu>Preprocessor>-Meshing-Mesh>-Volumes-Mapped进入求解器GUI:MainMenu>Solution11．命令：DAGUI:MainMenu>Solution>-Loads-Apply>-Magnetic-BoundaryAZ=0无需说明。命令：BFE,jsGUI:MainMenu>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,,ampsGUI:MainMenu>Solution>-Loads-Apply>-Electric-Excitation>-ImpressedCurrent-注意：在加总电流之前需耦合节点VOLT自由度。选择瞬态分析类型命令：ANTYPE,transient,newGUI:MainMenu>Solution>NewAnalysis>Transient若要重启动一个先前做过的分析（如施加了另外一种载荷），ANTYPE,TRANSIENT,REST。重启动分析要求先前分析的几个相关文件定义分析选项定义求解方法和求解器。选择求解方法：命令：TRNOPTGUI：Mainmenu>Solution>AnalysisOptions瞬态磁场分析要求选择全波方法（full）FRONT(缺省值),sparse,JCG,ICCG列命令选择求解器：命令：EQSLVGUI:Mainmenu>Solution>AnalysisOptions选择载荷步选项。如下对载荷步选项作了阐述：时间选项该选项说明载荷步终结的时间。命令：TIMEGUI:MainMenu>Preprocessor>Loads>-LoadStepOpts-Time/Frequenc>Time-TimeStepMainMenu>Solution>-LoadStepOpts-Time/Frequenc>Time-TimeStep子步数和时间步长DELTIMNSUBST时间步步长决定了求解精度，时间步长越小，精度就越高。当载荷出现较大可以减少求解大阶跃变化（如温度过热加载）时的误差。ANSYS1E-10如选择阶跃(Stepped)加载模式，在第一个子步上程序就加上全部载荷并一直保持常数，如选择斜坡(Ramped)加载模式，程序在每个子步上增加载荷值。命令：NSUBST,DELTIMGUI:MainMenu>Preprocessor>Loads>-LoadStepOpts-Time/Frequenc>TimeandSubstpsMainMenu>Solution>-LoadStepOpts-Time/Frequenc>TimeandSubstpsMainMenu>Solution>-LoadStepOpts-Tiem/Frequenc>Time-TimeStep自动计算时间步长在瞬态分析中也叫时间步长最优化，它使程序自动调整两个子步骤间的载荷增量，并在求解过程中根据模型的响应情况增加或减小时间步长。在大多数情况下，你需要打开这个选项，此外为了更好地控制时间步长的变化幅度，还要输入积分时间步长的上限和下限。命令：AUTOTSGUI:MainMenu>Preprocessor>Loads>-LoadStepOpts-Time/frequenc>TimeMainMenu>Solution>-LoadStepOpts-Time/Frequenc>TimeandSubstpsMainMenu>Solution>-LoadStepOpts-Tiem/Frequenc>Time-TimeStepNewton-Raphson这些选项定义在非线性求解过程中，切向刚度矩阵的更新频率，选项为：·程序自动选择（Program-chosen）(系统缺省)·全方法（Full）·修正法（Modified）·初刚度法（Initial-stiffness）Fulladaptivedescent瞬态分析收敛。命令：NROPTGUI:MainMenu>solution>AnalysisOptions平衡迭代数251次迭代。命令：NEQITGUI:MainMenu>Preprocessor>Loads-LoadStepOptions-Nonlinear>EquilibriumIterMainMenu>Solution-LoadStepOptions-Nonlinear>EquationIter收敛容差只要运算满足所说明的收敛判据，程序就认为它收敛，收敛判据可以基于磁势(A)，(CSG)，或二者都有。在实际定义时，需要说明一个典(VALUE)和收敛容差(TOLER)VALUE*TOLER5.0ANSYSVALUE，TOLER1.0e-3。命令：CNVTOLGUI:MainMenu>Preprocessor>Loads>Nonlinear>convergenceCritMainMenu>Solution>Nonlinear>ConvergenceCrit终止不收敛解当程序在指定的平衡迭代数内无法收敛，则程序根据你所指定的终止判据或终止求解、或直接进行第二个载荷步的求解。控制打印输出该选项控制你将哪些数据输出到打印输出文件中去。命令：OUTPRGUI:MainMenu>Preprocessor>Loads>OutputCtrls>SoluPrintoutMainMenu>Solution>OutputCtrls>SoluPrintout控制数据库和结果文件输出步中的最后一个子步的数据写入到结果文件中去。命令：OUTRESGUI:MainMenu>Preprocessor>OutputCtrls>DB/ResultFileMainMenu>Solution>OutputCtrls>DB/ResultFile备份数据SAVE_DB复需要的模型数据。恢复模型时，用下面的命令：命令：RESUMEGUI:UtilityMenu>File>ResumeJobname.db开始求解如果对所有加载情况一并求解，用下列方式：命令:LSSOLVEGUI:MainMenu>Solution>FromLSFiles命令:SOLVEGUI:MainMenu>Solution>CurrentLS当使用棱边元方程时，在缺省情况下，ANSYS有单元和节点。估算时，把不需要的自由度值设置为零，使计算更快进行：命令：GAUGEGUI:MainMenu>Solution>LoadStepOpts–magnetics>–OptionsOnly–GaugingGAUGE,OFFANSYS离开求解器GUI:MainMenu>Finish后处理，后面详细阐述观察结果ANSYS/Emag程序将棱边元方法瞬态磁场分析的数据结果写入到Jobname.RMG文件中，结果数据包括：主数据：节点自由度（AZ,VOLT）导出数据：·节点磁通量密度（BX,BY,BZ,BSUM）·节点磁场强度（HX,HY,HZ,HSUM）·节点洛仑兹磁力（FMAG:X,Y,Z分量和SUM）·单元总电流密度（JTX,JTY,JTZ）·单位体积生成的焦耳热（JHEAT）·单元磁能（仅对线性材料才有效）POST1POST26瞬态分析中的历程解，如下选择后处理器。命令：/POST1,/POST26GUI:MainMenu>GeneralPostprocMainMenu>TimeHistPostpro后处理命令的完整描述，参见《ANSYS基本过程手册》。POST266SET命令：RESUMEGUI:UtilityMenu>File>ResumeJobname.dbPOST261，其他变量需定义。定义主数据变量：命令：NSOLGUI：MainMenu>TimeHistPostpro>DefineVariables定义导出数据变量：命令：ESOLGUI：MainMenu>TimeHistPostpro>DefineVariables定义感生数据变量：命令：RFORCEGUI：MainMenu>TimeHistPostpro>DefineVariables定义好一个变量后，可将它根据时间或其他任何变量进行图形显示：命令：PLVARGUI：MainMenu>TimeHistPostpro>GraphVariables对定义好的一个变量列表：命令：PRVARGUI：MainMenu>TimeHistPostpro>ListVariables仅列出最大变量值：命令：EXTREMGUI：MainMenu>TimeHistPostpro>ListExtremesPMGTRAN(Component)量和电流值：命令：PMGTRANGUI：MainMenu>TimeHistPostpro>Elec&Mag>MagneticsPOST26赋给某数组参数中。参见《ANSYSPOST1POST1结果文件必须可用。SET命令：SET,timeGUI：UtilityMenu>List>Results>LoadStepSummary荷子步来指定读入的数据。命令：PLESOL,PLNSOLGUI：MainMenu>GeneralPostproc>PlotResults>ElementSolutionMainMenu>Gener