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1、第五章,耦合场模拟综述,5-2,耦合场模拟包括如下场的组合 结构-磁 电压供电致动器的衔铁运动 汇流排在Lorentz力作用下的变形 永磁体运动引起的线圈内感生电流 热-磁 汇流排感应加热（通常以数千赫兹的频率） 金属感应加热熔化过程（通常小于100赫兹） 汇流排升温 电压供电绕组的线圈升温,5-3,可用两种基本方法模拟这种耦合现象 序列法（间接法）: 磁场分析结果用作热或结构分析的边界条件,在序列分析过程中，利用“物理环境”功能，进行自动循环，改变初始求解场的属性和几何体 Solution Physics Environment,5-4,直接法: 在某些单元类型内（如Plane13）直接包含
2、了多场自由度（热-磁、结构-磁等）,单元每个节点不仅包含了磁自由度，而且包含位移和温度自由度，可在单元类型选项中选择自由度,单元类型自由度的选择,5-5,三维汇流排变形,在三维模拟实例中采用三维汇流排，确定排的变形 汇流排模型，由于电流同方向，位移为Z方向，朝着对称平面,电流方向,两个汇流排“角形”组件,5-6,需要先前的磁场分析结果 如果没有汇流排的磁场分析结果，必须重新分析得到 输入命令angle3d,1,1，这将进行求解汇流排单元Lorentz 力的磁场分析,5-7,利用磁场分析中生成的力进行结构分析，则单元类型必须转换到结构单元类型: Solid45 Preprocessor Elem
3、ent Type Add/Edit/Delete,选择6，这是汇流排的单元类型,选择 ADD,5-8,把单元类型6定义为三维结构单元,输入6与汇流排相对应,选择 OK 定义了结构单元类型后，结构自由度被激活。静力学分析所要求的材料性质为弹性模量EX (N/m2) 。,5-9,定义汇流排弹性模量 Preprocessor Material Props Material Model,材料号2相应于汇流排,选择 OK,5-10,现在可以将力能施加在汇流排上 Preprocessor Loads Define Loads Apply Sstructural Force/Moment From Mag
4、Analy,因为只有一种结果，此处为“空”就可以读入正确结果,对于没有电路单元的磁场分析，缺省的结果文件为file.rmg,选择 OK,5-11,力的分量如图所示，箭头长度相应于力的大小,利用PlotCtrls中的符号和边界条件控制项来控制力的符号显示,5-12,其边界条件用来约束汇流排“角形”组件 Preprocessor Loads Define Loads Apply Structural Displacement On Lines 在“角形”组件的三个地方加结构约束条件,5-13,利用PlotCtrls中的缩放控制来辅助选择感兴趣区域的线段,选择“角形”左侧的线段,选择“角形”下孔的线
5、段,选择“角形”上孔的线段,5-14,施加位移条件,因为45号单元只支持位移约束， 在所选线上用“All”将约束UX、UY、UZ三个位移自由度。,选择 OK,5-15,对结构结构分析执行求解 Solution Analysis Type New Analysis STATIC 图示单元和节点来确认只激活了汇流排 开始求解 Solution Solve Current LS （将显示警告（warning ）信息表示模型只有部分被激活）,5-16,窗口也将显示激活的其他自由度，这是因为还定义磁场分析的单元的类型。但是求解只在激活单元上进行。,结构自由度,磁自由度,5-17,在后处理中可以观察到位移
6、形状 General Postproc Plot Results Deformed Shape,变形图迭加在模型的轮廓线上,选择 OK,最大位移1.9 mm,5-18,应力强度等值图 General Postproc Plot Results Contour Plot Nodal Solution,选择 OK,5-19,利用物理环境，可以把热分析和磁场分析组合起来，如下面在6 KHz块导体场作用下的导磁汇流排的动画所示 这是在一系列交流分析后，进行了瞬态热分析 执行动画文件 acpower.avi观察动画,功率损失（瓦） 时间(秒),导磁汇流排,导体,5-20,汇流排和块导体内的功率 运行动画文件thermal.avi观察动画,温度 (F) 时间 (秒),
