ANSYS 12.0电磁学有限元分析从入门到精通

前言

第1章电磁场有限元分析概述

1.1电磁场基本理论

1.1.1麦克斯韦方程

1.1.2一般形式的电磁场微分方程

1.1.3电磁场中常见边界条件

1.2ANSYS电磁场分析对象

1.3标量位、矢量位、棱边单元方法的比较

1.3.1磁标量位方法

1.3.2磁矢量位方法

1.3.3棱边单元方法

1.4电磁场单元概述

1.5电磁宏

1.5.1电磁宏使用范围

1.5.2电磁宏分类

1.6远场单元及远场单元的使用

1.6.1远场单元

1.6.2使用远场单元的注意事项

第2章二维静态磁场分析

2.1二维静态磁场分析中要用到的单元

2.2静态磁场分析的步骤

2.2.1创建物理环境

2.2.2建模、指定特性、分网

2.2.3施加边界条件和载荷

2.2.4求解

2.2.5后处理(查看计算结果)

2.3实例1二维螺线管制动器内静态磁场的分析

2.3.1问题描述

2.3.2GUI操作方法

2.3.3命令流实现

2.4实例2载流导体的电磁力分析

2.4.1问题描述

2.4.2GUI操作方法

2.4.3命令流实现

第3章二维谐波磁场分析

3.1二维谐波磁场分析中要用到的单元

3.2二维谐波磁场分析的步骤

3.2.1创建物理环境

3.2.2建立模型，赋予特性，划分网格

3.2.3加边界条件和励磁载荷

3.2.4求解

3.2.5观察结果

3.3实例1二维自由空间线圈的谐波磁场的分析

3.3.1问题描述

3.3.2GUI操作方法

3.4实例2二维非线性谐波分析

3.4.1问题描述

3.4.2GUI操作方法

3.4.3命令流实现

第4章二维瞬态磁场分析

4.1二维瞬态磁场分析中要用到的单元

4.2二维瞬态磁场分析的步骤

4.2.1创建物理环境

4.2.2建立模型、赋予属性、划分网格

4.2.3施加边界条件和励磁载荷

4.2.4求解

4.2.5观察结果

4.3实例1二维螺线管制动器内瞬态磁场的分析

4.3.1问题描述

4.3.2GUI操作方法

4.3.3命令流实现

4.4实例2带缝导体瞬态分析

4.4.1问题描述

4.4.2GUI操作方法

第5章三维静态磁场标量法分析

5.1三维静态磁场标量法分析中要用到的单元

5.2用标量法进行三维静态磁分析的步骤

5.2.1创建物理环境

5.2.2建立模型

5.2.3施加边界条件和励磁载荷

5.2.4求解

5.2.5观察结果(RSP，DSP或GSP方法分析)

5.3实例1三维螺线管静态磁分析

5.3.1问题描述

5.3.2GUI操作方法

5.3.3命令流实现

5.4实例2带空气隙的永磁体

5.4.1问题描述

5.4.2GUI操作方法

5.4.3命令流实现

第6章三维静态磁场棱边单元法分析

6.1单元边方法中用到的单元

6.2用棱边单元方法进行静态分析的步骤

6.2.1创建物理环境、建模分网、加边界条件和载荷

6.2.2求解

6.2.3后处理

6.3实例计算电机沟槽中的静态磁场分布

6.3.1问题描述

6.3.2GUI操作方法

6.3.3命令流实现

第7章三维谐波磁场棱边单元法

7.1单元边方法中用到的单元

7.2用棱边单元方法进行谐波磁场分析的步骤

7.2.1创建物理环境、建模分网、加边界条件和载荷

7.2.2求解

7.2.3后处理

7.3实例棱边元法计算电动机沟槽中谐波磁场分布

7.3.1问题描述

7.3.2GUI操作方法

7.3.3命令流实现

第8章三维瞬态磁场棱边单元法分析

8.1单元边方法中用到的单元

8.2用棱边单元法进行三维瞬态磁场分析的步骤

8.2.1创建物理环境、建模分网、加边界条件和载荷

8.2.2求解

8.2.3后处理

8.3实例棱边元法计算电动机沟槽中瞬态磁场分布

8.3.1问题描述

8.3.2GUI操作方法

8.3.3命令流实现

第9章三维静态、谐波和瞬态节点法分析

9.1用节点法进行三维静态磁场分析

9.1.1选择单元类型和定义实常数

9.1.2定义分析类型

9.1.3选择方程求解器

9.1.4加载和求解

9.1.5备份数据

9.1.6求解

9.1.7计算电感矩阵和磁链

9.1.8后处理

9.2节点法三维谐波磁场分析

9.2.1建立三维谐波磁分析的物理环境

9.2.2加载和求解

9.2.3观察结果

9.3节点法三维瞬态磁场分析

9.3.1建立三维瞬态分析的物理环境

9.3.2加载和求解

9.3.3观察节点法三维瞬态分析的计算结果

9.4标势法和矢势法联合使用

9.4.1建立混合区域的模型

9.4.2矢量域和标量域的界面

9.4.3施加载荷、求解混合模型

9.4.4观察结果

第10章静电场h方法分析

10.1电场分析要用到的单元

10.2稳态电流传导分析的步骤

10.2.1建立模型

10.2.2加载并求解

10.2.3观看结果

10.3实例1正方形电流环中的磁场

10.3.1问题描述

10.3.2GUI操作方法

10.3.3命令流实现

10.4实例2三侧向测井仪器的电场分析

10.4.1问题描述

10.4.2命令流实现

第11章静电场h方法分析

11.1h方法静电场分析中用到的单元

11.2用h方法进行静电场分析的步骤

11.2.1建模

11.2.2加载和求解

11.2.3观察结果

11.3多导体系统求解电容

11.3.1对地电容和集总电容

11.3.2步骤

11.4开放边界的Trefftz方法

11.4.1概述

11.4.2步骤

11.5实例1屏蔽微带传输线的静电分析

11.5.1问题描述

11.5.2GUI操作方法

11.5.3命令流实现

11.6实例2电容计算实例

11.6.1问题描述

11.6.2GUI操作方法

11.6.3命令流实现

11.7实例3做一个开放边界模型的静电分析

11.7.1问题描述

11.7.2GUI操作方法

11.7.3命令流实现

第12章静电场P方法分析

12.1用P方法进行静电场分析要用到的单元

12.2P方法静电场分析的步骤

12.3实例1用P方法进行静电驱动梳静电场分析

12.3.1问题描述

12.3.2GUI操作方法

12.3.3命令流实现

第13章电路分析

13.1电路分析中要用到的单元

13.1.1使用CIRCU124单元

13.1.2使用CIRCU125单元

13.2使用电路建模程序

13.2.1建立电路

13.2.2避免电路不合理

13.3电路分析的步骤

13.3.1静态电路分析

13.3.2谐波电路分析

13.3.3瞬态电路分析

13.4实例1谐波电路分析

13.4.1问题描述

13.4.2GUI操作方法

13.4.3命令流实现

13.5实例2瞬态电路分析

13.5.1问题描述

13.5.2GUI操作方法

13.5.3命令流实现

第14章高频电磁场分析

14.1高频分析中要用到的单元

14.2高频电磁场谐波分析的步骤

14.2.1建立物理环境

14.2.2建立模型、定义材料特性、划分网格

14.2.3求解高频谐波分析

14.2.4查看结果

14.3高频电磁场模态分析的步骤

14.4实例1同轴波导的高频谐波分析

14.4.1问题描述

14.4.2GUI操作方法

14.4.3命令流实现

14.5实例2腔体高频模态分析

14.5.1问题描述

14.5.2GUI操作方法

14.5.3命令流实现

　　本书是“ANSYS工程应用系列”之一，全书共分14个章节，主要对目前工程中普遍面临的各类电磁场分析问题作了介绍，并通过丰富的实例详细介绍了如何利用ANSYS有限元软件求解电磁场分析问题。具体内容包括电磁场有限元分析概述、二维静态磁场分析、二维谐波磁场分析、二维瞬态磁场分析、三维谐波磁场棱边单元法等。该书可供各大专院校作为教材使用，也可供从事相关工作的人员作为参考用书使用。　　本书以ANSYS的最新版本ANSYS12.0为依据，讲述了目前工程中普遍面临的各类电磁场分析问题，并通过丰富的实例详细介绍了如何利用ANSYS有限元软件求解电磁场分析问题。书中尽量避开了繁琐的理论描述，从实际应用出发，结合作者使用该软件的经验，实例部分采用GUI方式一步一步地对操作过程和步骤进行了讲解。为了帮助用户熟悉ANSYS的相关操作命令，在每个实例的后面列出了分析过程的命令流文件。　　本书共分14章，第1章对ANSYS电磁场有限元分析进行了简要叙述，并介绍了后续章节常用的磁宏和远场单元内容；第2章～第4章介绍了二维静态、谐性、瞬态磁场分析；第5章～第9章分别使用标量法、棱边单元法和节点法对三维静态、谐性、瞬态磁场分析进行介绍；第10章介绍了稳态电流传导分析；第11章和12章分别使用h方法和P方法对静电场分析进行了介绍；第13章介绍了电路分析的内容；第14章介绍了高频电磁分析的内容。　　本书适合于各高校工科高年级本科和研究生作为自学教材，也可以作为电磁学工程设计和研究人员的参考工具书。