ANSYS13.0电磁学有限元分析从入门到精通

第1章 电磁场有限元分析概述 2

1.1 电磁场基本理论 2

1.1.1 麦克斯韦方程 2

1.1.2 一般形式的电磁场微分方程 3

1.1.3 电磁场中常见边界条件 3

1.2 ANSYS电磁场分析对象 4

1.3 标量位、矢量位、棱边单元方法的比较 5

1.3.1 磁标量位方法 5

1.3.2 磁矢量位方法 5

1.3.3 棱边单元方法 5

1.4 电磁场单元概述 6

1.5 电磁宏 7

1.5.1 电磁宏使用范围 7

1.5.2 电磁宏分类 7

1.6 远场单元及远场单元的使用 14

1.6.1 远场单元 15

1.6.2 使用远场单元的注意事项 15

第2章 二维静态磁场分析 18

2.1 二维静态磁场分析中要用到的单元 19

2.2 静态磁场分析的步骤 19

2.2.1 创建物理环境 20

2.2.2 建模、指定特性、分网 28

2.2.3 施加边界条件和载荷 28

2.2.4 求解 31

2.2.5 后处理（查看计算结果） 33

2.3 实例1——二维螺线管制动器内静态磁场的分析 37

2.3.1 问题描述 37

2.3.2 GUI操作方法 38

2.3.3 命令流实现 50

2.4 实例2——载流导体的电磁力分析 52

2.4.1 问题描述 52

2.4.2 GUI操作方法 53

2.4.3 命令流实现 65

第3章 二维谐波磁场分析 68

3.1 二维谐波磁场分析中要用到的单元 69

3.2 二维谐波磁场分析的步骤 70

3.2.1 创建物理环境 70

3.2.2 建立模型，赋予特性，划分网格 74

3.2.3 加边界条件和励磁载荷 74

3.2.4 求解 76

3.2.5 观察结果 78

3.3 实例1——二维自由空间线圈的谐波磁场的分析 81

3.3.1 问题描述 81

3.3.2 GUI操作方法 81

3.3.3 命令流实现 93

3.4 实例2——二维非线性谐波分析 96

3.4.1 问题描述 96

3.4.2 GUI操作方法 96

3.4.3 命令流实现 105

第4章 二维瞬态磁场分析 108

4.1 二维瞬态磁场分析中要用到的单元 109

4.2 二维瞬态磁场分析的步骤 109

4.2.1 创建物理环境 109

4.2.2 建立模型、赋予属性、划分网格 109

4.2.3 施加边界条件和励磁载荷 109

4.2.4 求解 111

4.2.5 观察结果 114

4.3 实例1——二维螺线管制动器内瞬态磁场的分析 117

4.3.1 问题描述 117

4.3.2 GUI操作方法 118

4.3.3 命令流实现 132

4.4 实例2——带缝导体瞬态分析 134

4.4.1 问题描述 134

4.4.2 GUI操作方法 134

4.4.3 命令流实现 146

第5章 三维静态磁场分析（标量法） 153

5.1 三维静态磁场标量法分析中要用到的单元 154

5.2 用标量法进行三维静态磁分析的步骤 155

5.2.1 创建物理环境 155

5.2.2 建立模型 156

5.2.3 施加边界条件和励磁载荷 158

5.2.4 求解 159

5.2.5 观察结果（RSP，DSP或GSP方法分析） 161

5.3 实例1——三维螺线管静态磁分析 162

5.3.1 问题描述 162

5.3.2 GUI操作方法 163

5.3.3 命令流实现 176

5.4 实例2——带空气隙的永磁体 179

5.4.1 问题描述 179

5.4.2 GUI操作方法 181

5.4.3 命令流实现 194

第6章 三维静态磁场分析（棱边单元法） 197

6.1 单元边方法中用到的单元 198

6.2 用棱边单元方法进行静态分析的步骤 199

6.2.1 创建物理环境、建模分网、加边界条件和载荷 199

6.2.2 求解 200

6.2.3 后处理 200

6.3 实例——计算电机沟槽中的静态磁场分布 201

6.3.1 问题描述 201

6.3.2 GUI操作方法 202

6.3.3 命令流实现 214

第7章 三维谐波磁场分析（棱边单元法） 217

7.1 单元边方法中用到的单元 218

7.2 用棱边单元方法进行谐波磁场分析的步骤 219

7.2.1 创建物理环境、建模分网、加边界条件和载荷 219

7.2.2 求解 221

7.2.3 后处理 221

7.3 实例——棱边元法计算电动机沟槽中谐波磁场分布 224

7.3.1 问题描述 224

7.3.2 GUI操作方法 225

7.3.3 命令流实现 234

第8章 三维瞬态磁场分析（梭边单元法） 237

8.1 单元边方法中用到的单元 238

8.2 用棱边单元法进行三维瞬态磁场分析的步骤 238

8.2.1 创建物理环境、建模分网、加边界条件和载荷 238

8.2.2 求解 239

8.2.3 后处理 242

8.3 实例——棱边元法计算电动机沟槽中瞬态磁场分布 244

8.3.1 问题描述 244

8.3.2 GUI操作方法 245

8.3.3 命令流实现 256

第9章 三维静态、谐波和瞬态磁场分（节点法） 258

9.1 用节点法进行三维静态磁场分析 259

9.1.1 选择单元类型和定义实常数 259

9.1.2 定义分析类型 260

9.1.3 选择方程求解器 260

9.1.4 加载和求解 260

9.1.5 备份数据 261

9.1.6 求解 261

9.1.7 计算电感矩阵和磁链 262

9.1.8 后处理 262

9.2 节点法三维谐波磁场分析 263

9.2.1 建立三维谐波磁分析的物理环境 263

9.2.2 加载和求解 266

9.2.3 观察结果 266

9.3 节点法三维瞬态磁场分析 266

9.3.1 建立三维瞬态分析的物理环境 267

9.3.2 加载和求解 267

9.3.3 观察节点法三维瞬态分析的计算结果 267

9.4 标势法和矢势法联合使用 267

9.4.1 建立混合区域的模型 267

9.4.2 矢量域和标量域的界面 268

9.4.3 施加载荷、求解混合模型 269

9.4.4 观察结果 269

第10章 稳态电流传导分析 270

10.1 电场分析要用到的单元 271

10.2 稳态电流传导分析的步骤 273

10.2.1 建立模型 273

10.2.2 加载并求解 273

10.2.3 观看结果 274

10.3 实例1——正方形电流环中的磁场 276

10.3.1 问题描述 276

10.3.2 GUI操作方法 277

10.3.3 命令流实现 284

10.4 实例2——三侧向测井仪器的电场分析 286

10.4.1 问题描述 286

10.4.2 命令流实现 289

第11章 静电场分析（h方法） 301

11.1 h方法静电场分析中用到的单元 302

11.2 用h方法进行静电场分析的步骤 302

11.2.1 建模 302

11.2.2 加载和求解 303

11.2.3 观察结果 305

11.3 多导体系统求解电容 306

11.3.1 对地电容和集总电容 306

11.3.2 步骤 306

11.4 开放边界的Trefftz方法 309

11.4.1 概述 309

11.4.2 步骤 310

11.5 实例1——屏蔽微带传输线的静电分析 312

11.5.1 问题描述 312

11.5.2 GUI操作方法 313

11.5.3 命令流实现 324

11.6 实例2——电容计算实例 325

11.6.1 问题描述 325

11.6.2 GUI操作方法 325

11.6.3 命令流实现 336

11.7 实例3——做一个开放边界模型的静电分析 337

11.7.1 问题描述 337

11.7.2 GUI操作方法 338

11.7.3 命令流实现 348

第12章 电路分析 350

12.1 电路分析中要用到的单元 351

12.1.1 使用CIRCU124单元 351

12.1.2 使用CIRCU125单元 354

12.2 使用电路建模程序 354

12.2.1 建立电路 355

12.2.2 避免电路不合理 356

12.3 电路分析的步骤 357

12.3.1 静态电路分析 357

12.3.2 谐波电路分析 359

12.3.3 瞬态电路分析 360

12.4 实例1——谐波电路分析 364

12.4.1 问题描述 364

12.4.2 GUI操作方法 365

12.4.3 命令流实现 373

12.5 实例2——瞬态电路分析 374

12.5.1 问题描述 375

12.5.2 GUI操作方法 375

12.5.3 命令流实现 385

第13章 高频电磁场分析 387

13.1 高频分析中要用到的单元 388

13.2 高频电磁场谐波分析的步骤 388

13.2.1 建立物理环境 388

13.2.2 建立模型、定义材料特性、划分网格 389

13.2.3 求解高频谐波分析 391

13.2.4 查看结果 392

13.3 高频电磁场模态分析的步骤 394

13.4 实例1——同轴波导的高频谐波分析 396

13.4.1 问题描述 396

13.4.2 GUI操作方法 396

13.4.3 命令流实现 408

13.5 实例2——腔体高频模态分析 409

13.5.1 问题描述 410

13.5.2 GUI操作方法 410

13.5.3 命令流实现 418