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ANSYS电磁场分析软件简介 ANSYS 介绍 ANSYS是一种广泛的商业套装工程分析软件。所谓工程分析软件，主要是在机械结构系统受到外力负载所出现的反应，例如应力、位移、温度等，根据该反应可知道机械结构系统受到外力负载后的状态，进而判断是否符合设计要求。一般机械结构系统的几何结构相当复杂，受的负载也相当多，理论分析往往无法进行。想要解答，必须先简化结构，采用数值模拟方法分析。由于计算机行业的发展，相应的软件也应运而生，ANSYS 软件在工程上应用相当广泛，在机械、电机、土木、电子及航空等领域的使用，都能达到某种程度的可信度，颇获各界好评。使用该软件，能够降低设计成本，缩短设计时间。 ANSYS 软件是融结构、热、流体、电磁、声学于一体的大型通用有限元软件，可广泛的用于核工业、铁道、石油化工、航空航天、机械制造、能源、汽车交通、国防军工、电子、土木工程、生物医学、水利、日用家电等一般工业及科学研究。该软件提供了不断改进的功能清单，具体包括：结构高度非线性分析、电磁分析、计算流体力学分析、设计优化、接触分析、自适应网格划分及利用ANSYS 参数设计语言扩展宏命令功能。 有限元方法 有限单元法的基本思想是将连续的结构离散成有限个单元，并在每一个单元中设定有限个节点，将连续体看作是只在节点处相连接的一组单元的集合体，同时选定场函数的节点值作为基本未知量，并在每一单元中假设一近似插值函数以表示单元中场函数的分布规律，进而利用力学中的某些变分原理去建立用以求解节点未知量的有限元法方程，从而将一个连续域中的无限自由度问题化为离散域中的有限自由度问题。一经求解就可以利用解得的节点值和设定的插值函数确定单元上以至整个集合体上的场函数。 电磁场分析与有限元方法 对于电磁场问题，既可以转化为微分方程的定解问题，也可以归结为变分问题，即求静电场能量的极值问题。 有限元法就是以变分原理为基础，吸取差分格式思想的一种求解微分方程的系统化数值计算方法。它利用离散的单元，使静电场的能量近似表示为有限个结点电位的函数。这样，求解静电场能量的极值问题就转化为多元函数的极值问题，即对于静电场有限元计算最后都归结为大型稀疏有限元方程的求解。 有限元分析流程 工程问题 搜集相关资料 决定分析项目 获取材料的机械性质及几何条件、外力、边界条件 建立有限元模型 材料性质 几何形状的定义 元素切割的产生 加边界条件 加负荷条件 加时间变化情形 分析 分析结果显示与打印 结果研判 提出改进方法 问题解决或得到最佳设计 前置处理Preprocessing 解题程序Solution 后置处理 Post processing 有限元程序 合理 不合理 不合理 在Ansys/Emag或Ansys/Multiphysics中Ansys程序的电磁能力可用来分析电磁场的多方面问题，如电感、电容、阻抗、磁通量密度、磁场强度、磁通泄漏、涡流、电场分布、磁力线、品质因数、特征频率、磁力和力矩、运动效应、电路和能量损失等。 可用来分析以下设备 电力发电机 变压器 螺线管 电动机 磁成像系统 回旋加速器 磁悬浮装置 图像显示设备传感器 磁带和磁盘驱动器 波导 谐振腔 开关 天线辐射 滤波器 等离子体装置 电解槽 用于Ansys电磁场分析的有限元公式由磁场的Maxwell方程组导出，通过将标量势或边界通量引入Maxwell方程组中考虑其电磁性质关系，就可以开发出适合于有限元分析的方程组。 ANSYS的一些特点 用户可方便地选择MKS、CGS或其他一些单位制作为电磁场分析的单位制。 作为标准的Frontal求解器的替代者，PCG、ICCG和JCG迭代求解器非常适用于求解电磁场问题，因为它们提供了势场问题的快速解法。 使用二维和三维无限边界单元，则不需要建立环绕电磁设备的无限介质的大模型，从而可以采用更小的模型，同时降低了对计算机资源的需求。 ANSYS的一些特点（续1） Ansys提供了丰富的线性和非线性材料的表达方式，包括各向同性或正交各向异性的线性磁导率，材料的B-H曲线和永磁体的退磁曲线。 后处理功能允许用户显示磁力线、磁通密度和磁场强度并进行力、力矩、源输入能量、感应系数、端电压和其他参数计算。 ANSYS的一些特点（续2） ANSYS电场分析功能可用于研究电场的三方面的问题：电流传导、静电分析和电路分析。 感兴趣的物理量包括电流密度、电场强度、电势分布、电通量密度、传导产生的焦耳热、贮能、力、电容、电流以及电势降等。 主要优点之一是耦合场分析功能。磁场分析的耦合场载荷可被自动耦合到结构、流体和热单元上。此外在对电路耦合器件的电磁场分析时，电路可被直接耦合到导体或电源，同时也计及运动的影响。 1、在电磁场分析中要计算的量 磁通密度 磁场