ANSYS电磁场分析指南第八章3-D瞬态磁场分析棱边单元法.doc
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1、第八章-D瞬态磁场分析(棱边单元法)8.1 用棱边元方法进行3-D瞬态分析用棱边元方法进行3-D瞬态分析的步骤与下一章的用MVP方法进行瞬态分析的步骤大体一样,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、JCG和ICCG求解器。参见ANSYS基本过程手册中求解器的详细介绍。ANSYS支持3D静态、时谐、瞬态棱边单元分析。前面两章讨论的是静态和时谐分析,本章讨论瞬态分析。8.2 3-D瞬态磁场分析(棱边元方法)的步骤1. 在GUI菜单过滤中选定Magnetic-Edge项2. 定义任务名和题目命令:/FILNAME和/TITLEGUI:Utility Men
2、uFileChange JobnameUtility MenuFileChange Title3. 进入ANSYS前处理器命令:/PREP7GUI:Main MenuPreprocessor4. 选择SOLID117单元命令:ET,solid117GUI:Main MenuPreprocessorElement TypeAdd/Edit/Delete5. 定义SOLID117单元选项对导电区用AZ-VOLT自由度,对不导电区用AZ自由度。命令:KEYOPTGUI:Main MenuPreprocessorElement TypeAdd/Edit/Delete与第七章“谐波分析”描述的类似6定义
3、材料特性对涡流区必须说明电阻值RSVX,材料定义的过程详见第二章。7建立模型用Main MenuPreprocessor-Modeling-界面。8. 赋予特性命令:VATTGUI: Main menuPreprocessor-Attributes-Define9. 划分网格(用Mapped网格)命令:VMESHGUI:Main MenuPreprocessor-Meshing-Mesh-Volumes-Mapped10. 进入求解器命令:/SOLUGUI:Main MenuSolution11给模型边界加磁力线平行和磁力线垂直边界条件命令:DAGUI:Main MenuSolution-Lo
4、ads-Apply-Magnetic-Boundary用AZ=0来模拟磁力线平行边界条件,磁力线垂直边界条件是自然边界条件,无需说明。12. 给绞线圈加电流密度载荷命令:BFE,jsGUI:Main MenuSolution-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:Main MenuSolution-Loads-Apply-Electric-Excitation-Impressed Current-注意:在加总电流之前需耦合节点VOLT自由度。13. 选择瞬态分析类型命令:ANTYPE,trans
5、ient,newGUI:Main MenuSolutionNew AnalysisTransient注意:若要重启动一个先前做过的分析(如施加了另外一种载荷),可使用命令ANTYPE,TRANSIENT,REST。重启动分析要求先前分析的几个相关文件Jobname.EMAT, Jobname.ESAV, 和Jobname.DB还可用。14. 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:Main menuSolutionAnalysis Options瞬态磁场分析要求选择全波方法(full)棱边元方法可以选用FRONT(缺省值),sparse, JCG,或者ICCG
6、求解器。用下列命令选择求解器:命令:EQSLVGUI:Main menuSolutionAnalysis Options15. 选择载荷步选项。如下对载荷步选项作了阐述:8.2.1时间选项该选项说明载荷步终结的时间。命令:TIMEGUI:Main MenuPreprocessorLoads-Load Step Opts-Time/FrequencTime-Time StepMain MenuSolution-Load Step Opts-Time/FrequencTime-Time Step8.2.2 子步数和时间步长积分时间步长是瞬态分析时间积分方程中的时间增量,可用DELTIM命令或其等效
7、菜单路径直接定义,或用NSUBST或其等效菜单路径间接定义。时间步步长决定了求解精度,时间步长越小,精度就越高。当载荷出现较大的阶跃时,紧跟其后的第一个时间积分步长是尤为关键的。通过减小时间步步长,可以减少求解大阶跃变化(如温度过热加载)时的误差。注意:时间步步长也不能过小,尤其是在建立初始化条件时。太小的数值会使ANSYS在计算时产生数值误差。比如,如果使用小于1E-10的时间步步长会产生数值误差。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:Mai
8、n MenuPreprocessorLoads-Load Step Opts-Time/FrequencTime and SubstpsMain MenuSolution-Load Step Opts-Time/FrequencTime and SubstpsMain MenuSolution-Load Step Opts-Tiem/FrequencTime-Time Step8.2.3 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
9、幅度,还要输入积分时间步长的上限和下限。命令:AUTOTSGUI:Main MenuPreprocessorLoads-Load Step Opts-Time/frequencTimeMain MenuSolution-Load Step Opts-Time/FrequencTime and SubstpsMain MenuSolution-Load Step Opts-Tiem/FrequencTime-Time Step8.2.4 Newton-Raphson选项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(
10、Full)修正法(Modified)初刚度法(Initial-stiffness)在非线性分析中,推荐使用Full选项,其adaptive descent选项可有助于瞬态分析收敛。命令:NROPTGUI:Main MenusolutionAnalysis Options8.2.5 平衡迭代数该选项使得在每一个子步都能得到一个收敛解,缺省为25次迭代,但是根据所处理问题的非线性程度,可适当增加这个数值。对线性瞬态分析,只需1次迭代。命令:NEQITGUI:Main MenuPreprocessorLoads-Load Step Options-NonlinearEquilibrium IterM
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- ANSYS 电磁场 分析 指南 第八 瞬态 磁场 单元
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