ANSYS电场分析教程经典入门教程.docx
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1、ANSYS电场分析指南关健字:龄电恁分析C方法)14.1什么是电龄分析!电场分析用以痛定由电荷分布或外加电势所产生的电场和电场标M位(电压)分布.该分析能和:种形式的收荷:电压和电荷密度,心电场分析是假定为线性的,电场正比于所加电B1.心电场分析可以运用两种方法I方法和P方法.本靡探讨作统的h方法,下举探讨P方法,14.2h方法停电场分析中所用单元h方泛龄电分析运用如FANSYS柴元IMATRIX50无(邮电兀)取汰I构成本单元的单元INFIN1102D4或8节点INFIN1113D六面体,8或20方点INFIN92-D平面,无界,2节点四边形4节点或滴形工INFIN473-D点取决于构成木狼
2、元的冲元类型每个节点1个:磁矢量位,温度,或电位AX.AY.AZ出矢势,温度,电势,或超标*步AZ超矢势,温度AZ磁矢劳,温度单元罐敷表1.:维大体的元彩方成炳E自由度P1.ANE1212D四地形,8节点表2.三淮实体值元每个节点上的电抵单元IUk形态或椅征自由度SO1.ID1223D我形(六面体),20节由:每个节点上的电压SO1.ID1233D砖形(六而体).20节点3.特加祭元每个节点上的电乐单元海龙或特征自由度14.3h方法电*分析的步静电场分析过程由个主要步森凯成:1 .建模2 .加我和求解3 .视察站果14.3.1M定义工作名和标J8:吩.:/Fl1.NAME/TIT1.EGUI:
3、UtilityMe11uJobnameUtilityM11uTitle假如是GUl方式.设置分析参考框:GUI:MamMenu)PreferncesElearomagnetics:Electric设al为EleCtric以确保电场分析所筲的值元能技示出来.之后就可以运用ANSYS前处理器来建,Z模中.K过程及其它分析类似.讣见fANSYS建馍W分必指南下.M柳电分析必需定义材料的介电信数(PERX,.它可能及i咬仃关,可傥足各向同竹也可俄站各向月件一对微机电系统MEMS.Ift好施更便利地谀置单曲制,因为一-线的件只有几微米大小.详见ElfilMKSMHMKSV用电参数秧匏系数WMKSIiiJ
4、JlMSVfAM电参数款灯系数收&4.MKSW到MKSVW电卷数换算笈散去电参数MKSM加纲乘数MKSVl量纲电压V(kg)(m)2/(八)(三)31V(kg)(m)2(pA)(三)a电流AA10,2PAPA电荷CA)10,jPC2(三)3(kgMm310cpSm(pA8(三)3/(kg)(Ilm)3电阻率m(kg)(m)3/(AF(三)3IO-GTm(m)3(pA)j,(三)3介电常数1F/m(八)2(s4(kg)(m310pR,m(pA)2(三)z(kg)(m)3能fitJ(kg)(m)2(三)210,2PJIkg)(m)z(三)z电容F(八)2(三)4(kg)(m)210zPF(A)2(
5、三)4(kg)(m)2电场V/mfkg)(my(三)3(八)10iVmkg)(m)/(三)3(pA)通*密度C(m)2(八)(三)/(m)21pC(m)2(pA)(Sy(Um)Z自由空向介电常数第80854EyPFAimt5.MKS制到MSVfA剂电警数秋比系数表电参数MKS制量纲乘数MSVfA制量纲电乐V(kg)m)2(八)(三)31Vg)(m)2(fA)(三)3电流AA10,5fAIA电荷C(八)s)10,sfC(fA)(三)导电率S/m(m)3W9fS,m(fA)2(三)3(g)(IJm户电阻率Cm(Kg)(m3(八)z(s3104(g)(m)3(fA)zs)3介电常数F/m(八)2(三
6、)4/(kg)(m)31O9fFmfA2(三)2(g)Cm)(三)?1O,5fJ(g)(m)2(三)2电容F(八)24(kg)(m)210,5fF(A)三s)4(g)(m)三电场V/mkg)(m)/(三)3(八)10三Vmg)(m)/(s/(m)*自由4响介电前效等J-80854E-3fFm14.3.2加和求解本步定义分析类型和选项,蛤校取加戏定义载荷步地顼和起先求第.14.3.2.1ftA*Mlfc三S吩一:?SO1.UGUhMamMenuSolul*o14. 3.2.2定义分析刎选择下外方式之一r,GUI:选菜小路径MainMenu)Solutio11NcwAnalyses并选抒的态分析,
7、吩IclAntype1Static,new假如你JSat新起先一个以前做过的分析例如,分析附加皴荷步),执行吩*ANTYPESTATIC,REST.重启动分析的前提条件是:预先完成/个心电分析,H核预分析的JObnameEMAT.Jobname.ESAVftiJobnamcDB文件都存在.14.3.2.3定义分析的可以选择波前求解JS(缺?n、ffl条件共粕梯慢求解器(PCG)、就可比共粕梯慢求解器(JCG)和不完全乔列斯总共规悌度求解法SoutonAnalys4SOptions假如选抵JCG求解;S或者PCG求帆器,还可以定义个求*!Si关差位.法行为1.0.14.3.2.4如就杼电分析中的
8、典型战荷类型仃:14.3.2.4.1日ectricBoundary:Voltage-14.3.2.42电荷塞度(CHRG)吩叫FGUI:MainKtenuSolu1ion1.oads)-1.oads-AppIysElectric-Excjlation)-ChargeOnNodes14.3.2.4.3西电荷塞度(CHRGS)吩哈:SFGUIsMainMenSSolution:11.oads:1-1.oads-Apply-ElectricExcitation-SurfChrgDen-14.3.2.4.4Maxwell力西(MXWF)这并不是出灰粒截,只是表示在该表面将计口岸电力分布,MXWF只是个
9、标记,通常,MXWF定义在掌近“空气电介侦殳舁面的汇气单元面匕ANSYS运MMaXM)Il应力架M法计津力并存站在空气单元中,在通用行处理器中可以避行处理,吩咐rFMAGBCGUhMainMeuSoution;1.oads-Appty?-EiecMc-FiagA-MaxwellSur1.option14.3.2.4.5无晨面标记(INF)这并不是我女代林,只是表示无限单元的存在,INF仅仅是一个标记.吩咐rSFGUI:MainK*enuSolulion)1.oadsApply)-Electric-Flag:-InfiniieSurf-Option分贝14.3.2.4.6体电背密度(CHRGD)
10、吩咐:BF1BFEGUI:MainMensSoIulion)-1.oads-Apply-Electfc-Ecitation-ChargeDensityopt*on另外,还可以用吩咐BF1.、BFJBFV等励IH分别把体电荷唐慢加到实体模型的线西和体Ij14.3.2.4.7嵬义Current1.S14.3.2.4,10MX*M吩咐tFINISHGUI:MainMenUFinish14.3.3槐廉华果ANSYS和ANSYS,Emag科庠杷静电分析咕果到结枭文件Jobname.RST.玷果中包括如下数据:主H:节点电同VoCD写出H节点和承兀电场(EFX.EFY.EFZ.EFSUM 一点电密度(DX
11、DY.DZ.DSUM) 行点静电力 1丫点然生电流段(CSGX.CSGY.CSGZ通常在POST!划用后处理器中视察分析站梁:吩仲/POSTIGUhMainMuGnraiPostproc对于祭个E处理功能的完整描述MANSYS羯本分析过程指南.将所需结SJ设入皎裾摩I吩附,SETTIMEGUhUtilityMe11u1.ist)Results:1.oadStepSummary假如所定义的时间值处并没有计体好的结果,ANSYS将在该时刻进行线性插伊计仪.对干线的元(IJNK68),只能用以下方式得到导出结大:吩附;ETAB1.EGUhMainMuGnfaPoslproc:,ElementTabl
12、e:DefineTaWe吩附;P1.ETABGUIMainMengGeneralPoslprooPIolReSUlISAEIemTa*MainMeuGcneralPostprooEIementTable)PlotElemTabkJ吩【恪PRETABGUIrMainMcGencralPostproo1.istResults)1.istElemTableKGenefalPostproc)ElementTable?ElemTableData绘制等位线图:即恪P1.ESO1.tP1.NSO1.GUhMainMenu)GeneralPostprocPotResutsElementSolutionMain
13、MenuG11eralPoslprocPlolResultsNodalSolu绘制矢St图:咖秋P1.VECTGUI:MainMenUAGeneralPostprooPlolResultsPfedetinedMainMenu:GeneralPoslprooPotResUtsUserDefmed以衣格的方武R示数招:咖*PRESO1.,PRNSO1.tPRRSO1.GUI:MainMensGeneraIPostproc)1.istResults)ElementSOIUlionMainMenuGe11eralPoslproc1.istResults?NodalSolutionMainMnuG11e
14、ralPos1pr1.istRsultsReactionSoluPoSTl执行很多其他总处理助货,包括按路格和我荷条件的阻台绘制结果图.更具体佗口见ANSYS基本分析过程F册.14.4多导体系提,电容杼电场分析求超的一个主婺多数就是电容.在名片体系统中.包括求解门电容和互电容,以便在电路模拟中傥定义等效也总电容.CMATRIX宏财时徙求得E导体f烷门电容利士电容徉见:ANSYS理论忱5.10节.Conductor3(ground)Conductor1Conductor2图1三导体系统业”*14.4.1对雉电容索集总电容有以花伪4计算,可以提取指(对地)电乐Mf桥体由丁电荷枳密形成的对地电容矩阵
15、.下面叔迩一个三号体系统(一个导体为地).方程式中。,和Qa为电极1和2上的电荷.U,和Uz分别为电乐降.Q(Cg)itU)*(Cg)I?(Uj)Conductors(ground)(C)ntConductor1(Cj窿Conductor2Q=(Cg).XU)+Select)CompJAssenibIy)CreateComponent导体节点的部件名必需包括同样的前缀名,后徽为数字.故字根弼1到氟筑中所含导体数目迸行修号.例如图2中,用前Co11d-j:导体系统中的节点部件命,分别命名为为一COndrCo11d2KrCOnd31最终个部fCond3-应当为我亦明的节点里.3 .用下列方法之.进
16、入求解过科:吩咐:SoluGUIMainMenu)Solutkn4 .选琼力和求琳阳建议川JCGl:吩咐rEQS1.VGUI:MainMenuSolution)AnafysisOptions5 .RiCMATRIX宏:ftCMATRIXGUI:KSoutoEloctromagnctCapacMat11CMATRIX宏娈求卜列输入:,对称票数,SYMF4Ci:假如模皇不对林,对林系数为1(?1).假如你利用对称只建一部分模型,娓以时称系数用到正确电容外, 1Y点Sf件的嘏名iCondname).定义导体节点部件名.上例中.前缀名,为Pond1.表吩咐要求学符申前皴名用单引U.闪此.本例输入为CO
17、nd农G1.n菜单中.程序会自动处理单引号一 导体系统中总共的V.点部件数(NMWeON).I:例中.吩体15点催件总数3”. 地基於选项(GWMEr).他如模蟹不包含开放边界.那么最5节点部件号走示地、在这种状况下.不福特别处理,干脆将地”作为些准设置为手(缺宙状态值).假如模型中包含开放边界(比用电场中元或TrefttZ区域).而模型中无IH远处乂不健作为导体,那么可以格地选项设置为零(缺省).在某些状况下.必需把远场tH乍导体地”(例如.在仝气中单个带电荷球体,为了保持电荷邛衡.也:求无尔远处作为坳.川INFIN111单兀或TrefftZ区域友东远场地时.把地,选项设置为 输入忙存电容偏
18、排方的文件名(CaPnameI宏吩附上片所计粗的:维数组对地电容和集电电容即方值.大中T和T列代次导体6号.K列衣示对地k=1)或如总k=2)项总省名为CMATRIX.例虬CMATRIX(ij.1)为对地地,CMATRIXij.2)为集总项.宏吩府也建立包含矩肉的文本文件,其犷展名为.TXT.*.在运用CMATRlX吮用油,不要连加非匀林加栽.以下操作会造成北匀称加软:在节点或券实体校型上电加Il。自由度值的吩卅(DDA,等)在节点、单兀或存实体校型定义非。值的吩咐(F.BF.BFE,BFA.碎,带Il。项的CE吩附CMATRlX执行一系列求解.计算:个导体之间自电容和互电存.求解结果贮存在结
19、果文件中,可以使F后处理器中运用.执行后,给出一个信息表,假如运场单元ONFlNHOfilNFIN111)Z一个一体边界(例如地平面.可以把地面和无限远边界作为一个导体(只须娈把地平而节点加成一个节点部件上卜图图3描述/1“合理的NUMND和GRNDKEY选域4n值的各种开放和用合区域投世,NUMCOND=3GRNDKEy=O1.三导体封闭系统2.双导体,其中一个为地,无限远单元模拟ainfinitew恬况3.地面上的三导体,无限远单元和地平面的电位为04.双导体,其中一个为地,用Trtfftz域模拟开放边界5.三导体,用Trefftz域模拟“无限远”处的,地,(-WorsTrefQdomai
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