PLANE53单元说明.doc

PLANE53 单元说明 PLANE53 用于 2 维 (平面和轴对称) 磁场问题的建模。本单元有 8 个节点，每个节点最多 4 个自由度：磁矢量势的 z 分量 (AZ)、时间积分电标量势 (VOLT)、电流 (CURR) 和电动势降 (EMF)。 PLANE53 是以磁矢量势理论为基础的，可以用于以下低频磁场分析：静磁、涡流 (AC 时间谐波和瞬态分析)、电动力磁场 (voltage forced magnetic fields)(静态, AC时间谐波和瞬态分析) 以及电磁-电路耦合场 (静态, AC时间谐波和瞬态分析)。本单元具有非线性磁能力，可用于 B-H 曲线或永久磁体退磁曲线的建模。关于本单元的更多细节见 ANSYS 公司理论手册 中的 PLANE53。类似的 4 节点单元是 PLANE13 (没有电动力势和电磁-电流耦合能力)。 图 53.1PLANE53 单元几何PLANE53 输入数据 在图 53.1: PLANE53 单元几何 中给出了本单元的几何形状，节点位置和坐标系。单元输入数据包括：8 个节点和磁材料特性。单位类型 (MKS 或用户定义) 由 EMUNIT 命令确定。EMUNIT 也规定 MUZERO 的值。EMUNIT 默认为 MKS 单位，而 MUZERO 默认等于 4 π x 10-7 henries/meter。除MUZERO 外，正交异性相对导磁率由材料特性表中的 MURX 和 MURY 确定。 MGXX 和 MGYY 表示永久磁性材料矫顽力的矢量分量。矫顽力的大小等于这些分量平方和的平方根。极化方向由分量 MGXX 和 MGYY 确定。永久磁体极化方向和正交异性材料方向与单元坐标系方向一致。单元坐标系的方向在 坐标系 中说明。未输入的材料特性其默认值与 线性材料特性 中相同。如 数据表 – 隐式分析 中所述，非线性磁性 B-H 特性用 TB 命令输入。可以将 B-H 曲线和线性相对导磁率相结合来确定非线性正交异性磁性能。在相对导磁率为零的地方，在各单元坐标方向将使用B-H 曲线。一种材料只能规定一条 B-H 曲线。 本单元可以使用不同的节点载荷组合，取决于 KEYOPT(1) 的值。节点载荷用 D 和 F 命令定义。对 D 命令，Lab 变量为自由度 (VOLT 或 AZ)， VALUE 为相应的数值 (时间积分电标量势或磁势量势)。对 F 命令，Lab 变量为力 (AMPS 或 CSGZ)，VALUE 为相应的数值 (电流或磁通量)。如果有节点力，对平面问题应输入每单位厚度的值，对轴对称问题应输入整个 360° 圆周的值。 单元载荷在 节点和单元载荷 中说明。在单元边界上可以用 SF 和 SFE 命令输入 Maxwell 力标记，如 图53.1 PLANE53 单元几何 中有圆圈的数字所示。需要计算磁力的表面可以在面载荷命令中用 MXWF 标记来识别 (不要数值)。在这些表面上将计算一个 应力张量以得到磁力。此表面标记应该施加到与需要计算力的物体相邻的 空气 单元上。删除 MXWF 表示去掉此标记。在顺序结构分析中，对于兼容的单元，可以使用 Lorentz 和 Maxwell 力 [LDREAD]。 温度 (仅用于计算材料特性) 和磁虚位移体载荷可以输入单元节点的直或单一的单元值 [BF, BFE]。源流密度和电压体载荷可以施加到一个面积 (AREA) 上 [BFA] 或输入单元值 [BFE]。一般地，未给出的节点温度默认为用 BFUNIF 或 TUNIF 命令指定的均匀温度。在顺序结构分析中，对于兼容的单元，可以使用计算得到的焦耳热 [LDREAD]。 对于需要计算局部 Jacobian 力的空气单元，可以用带有 MVDI 标记的 BF 命令，将节点值设置为 1 和 0 来识别。详见 ANSYS 电磁场分析指南。 在 PLANE53 输入汇总 中给出了本单元输入数据的一个汇总。在 单元输入 中给出了本单元输入数据的一般说明。对于轴对称问题，见 轴对称单元。 PLANE53 输入汇总 节点 I, J, K, L, M, N, O, P 自由度 AZ – 如果 KEYOPT(1) = 0 VOLT, AZ - 如果 KEYOPT(1) = 1 AZ, CURR – 如果 KEYOPT(1) = 2 AZ, CURR, EMF – 如果 KEYOPT(1) = 3 或 4 实常数 CARE, TURN, LENG, DIRZ, FILL, VELOX, VELOY, OMEGAZ, XLOC, YLOC 对于实常数的说明见 表 53.1: PLANE53 实常数 材料性能 MUZERO, MURX, MURY, RSVX, MGXX, MGYY, 加上 BH 数据表 (见 数据表 –