ansys電磁場(chǎng)分析指南-第十六章電路分析-文庫(kù)吧
2025-07-18 08:21 本頁(yè)面
【正文】 點(diǎn)都要進(jìn)行電壓耦合。刪除其中的一段，則所有連接在一起的 Wire 單元、節(jié)點(diǎn)耦合集以及所有沒(méi)有與非 “Wire” 單元連接的節(jié)點(diǎn) 都要被自動(dòng)強(qiáng)行刪除。 建立電路 為了建立電路，應(yīng)激活 ANSYS 的 GUI 和使用下面描述的步驟。在此也給出有關(guān)電路建模的補(bǔ)充提示： ? 電路圖標(biāo)都是固定尺寸，通過(guò)電路建模程序的 “Center WP”選項(xiàng)可以設(shè)置圖形的焦點(diǎn)和距離（ Main MenuPreprocessorModelingCreateCircuitCenter WP）。 對(duì)電路圖標(biāo)進(jìn)行放縮或者改變電路布線(xiàn)的寬度，使用電路建模程序的 Scale Icon 選項(xiàng)（ Main MenuPreprocessorModelingCreateCircuitScale Icon.）。 ? 可以考慮顯示兩個(gè)窗口：一個(gè)是電路，另一個(gè)為所建模型 ? 記住要將電路中的一個(gè)節(jié)點(diǎn)接地（通過(guò) GUI： Main MenuPreprocessor Loads Loads Apply ElectricBoundaryVoltageOn Nodes，或者用 D 命令）。 建模步驟如下： 1．點(diǎn)取菜單路徑 Main MenuPreferences，選項(xiàng)對(duì)話(huà)框出現(xiàn)。 2．如果打算做電路電磁耦合分析，選取 “Electromagic” 。 如果僅僅只做電路分析，則選取 “Electric” 。 3．點(diǎn)取 Utility MenuFileChange ，為你的分析定義工作名，然后單擊 OK按鈕。 4．點(diǎn)取 Utility MenuFileChange Title，在對(duì)話(huà)框內(nèi)為你的分析規(guī)定一個(gè)標(biāo)題名，然后單擊 OK。 5．點(diǎn)取 Main MenuPreprocessorCreateCircuit，出現(xiàn)電路建模菜單。 6．如果需要把電路的放置遠(yuǎn)離目前的有限元模型（例如耦合電磁 — 電路分析），則在實(shí)用命令菜單中，使用工作平面（ WorkPlane）選項(xiàng)，把工作平面原點(diǎn)移動(dòng)到要開(kāi)始建立電路模型的位置（否則，則跳過(guò)此步）。電路的位置可以是任意的，且不影響分析結(jié)果。為了方便起見(jiàn)，可使用 Main MenuPreprocessorModelingCreateCircuitCenter WP 來(lái)使工作平面原點(diǎn)處于圖形窗口的中心。 7．從電路建模菜單中選擇所需電路元件且遵照 ANSYS 輸入窗口中的提示來(lái)建立模型。通常是先用鼠標(biāo)確定單元的 I和 J節(jié)點(diǎn)的位置，然后選取 I— J 線(xiàn)的一個(gè)偏置位置來(lái)為電路元件定位。每種電路單元的長(zhǎng)度和相對(duì)于其他電路單 元位置可以是任意的，且不影響分析結(jié)果。一旦已定義好全部所需位置，將彈出一個(gè)對(duì)話(huà)框，要求輸入 ID號(hào)（單元號(hào)）和實(shí)常數(shù)。如果單元的圖標(biāo)尺寸太小，或電線(xiàn)太細(xì)，可通過(guò) Main MenuPreprocessor Modeling CreateCircuitScale Icon 來(lái)調(diào)整圖標(biāo)顯示 8．建立好電路后，如果必要的話(huà)，可以驗(yàn)證和修改數(shù)據(jù)。 Plot Waveform 菜單用于繪圖和驗(yàn)證輸入負(fù)載的波形。另一個(gè)菜單， Edit Real Cnst，用于校核和修改任何電路元件的實(shí)常數(shù)。刪除特定的電路元件的方式是 Main MenuPreprocessorDelete。 電路建模程序是建立電路模型的最方便的方法，也可以不用該程序，通過(guò)直接定義節(jié)點(diǎn)、單元類(lèi)型、單元和實(shí)常數(shù)來(lái)建立模型。 一旦你建好電路，你可以進(jìn)行靜態(tài)、諧波或瞬態(tài)分析（源項(xiàng)確定了分析類(lèi)型） 避免電路不合理 應(yīng)該避免建立不合理電路，下面敘述不合理電路的 情況： DC（直流）和諧波分析 電壓源不要構(gòu)成一個(gè)回路 在圖 3中，根據(jù) Kirchoff（克希荷夫）回路方程，節(jié)點(diǎn) 1 和 2之間電壓會(huì)是多少？ V1和 V2不相等，電勢(shì)不合理。注意到在右圖中電壓發(fā)生器形成一個(gè)回路，即使電壓 V1和 V2一致，也會(huì)導(dǎo)致數(shù)值求解錯(cuò)誤。 圖 4圖 5是更復(fù)雜的不合理電路： 電流源不要形成短路 在左下圖 6中，檢查節(jié)點(diǎn) 1 的 Kirchoff（克希荷夫）節(jié)點(diǎn)方程，怎么平衡？如果 I1≠I(mǎi) 2，則平衡不為零，電流不合理。即使 I1＝ I2，數(shù)值求解也會(huì)錯(cuò)誤。 右下圖 7所示的電路更為復(fù)雜。這里，電流源沒(méi)有公共節(jié)點(diǎn)，但在圖中所示的 “ 超節(jié)點(diǎn) ”上合乎 Kirchoff 節(jié)點(diǎn)定律。 “ 超節(jié)點(diǎn) ” 稱(chēng)為短路。不能形成短路，即，不允許建立只有流入電流的超節(jié)點(diǎn)。 瞬態(tài)分析 電容和電壓源不要形成回路 在瞬態(tài)分析中，當(dāng) t=0 時(shí)，電容就相當(dāng)于一個(gè)電壓源，其電壓為電容的起始電壓，如右圖圖 8所示。 在右下圖 9中，當(dāng)開(kāi)關(guān)剛閉合時(shí)，左側(cè)電路的起始電流分布能用右側(cè)的等效電路來(lái)計(jì)算。這是一個(gè)不合理電 路（會(huì)產(chǎn)生無(wú)窮大電流），因?yàn)殡妷涸闯闪嘶芈罚粷M(mǎn)足 DC/AC 電路中電壓源不能形成回路的要求。 電感和電流源不應(yīng)短路 在瞬態(tài)分析中，當(dāng) t=0 時(shí)，一個(gè)電感就相當(dāng)于是一個(gè)電流源，其電流為賦予的初始電流，如下面圖 10 所示。 在圖 11 中，當(dāng)開(kāi)關(guān)剛閉合時(shí)，左側(cè)電路的起始電壓分布可以用右側(cè)的等效電路來(lái)計(jì)算。這是一個(gè)不合理電路（會(huì)產(chǎn)生無(wú)窮大電壓），因?yàn)殡娏靼l(fā)生器形成一個(gè)了短路。 這些電路是矛盾的。如果用戶(hù)不申明， ANSYS 不會(huì)自動(dòng)檢測(cè)出這些矛盾。 靜態(tài)（直流）電路分析 靜態(tài)（ DC）電路分析用以確定一個(gè)受外加直流源電壓或直流源電流的電路中的電壓和電流分布，靜態(tài)電路分析支持所有的電路元件。 建立靜態(tài)電路 分析模型 在一個(gè)靜態(tài)分析中， ANSYS 程序把電容當(dāng)作開(kāi)路處理，把電感當(dāng)作短路處理?？梢杂靡粋€(gè)小電阻表示短路，但正確地表示短路條件的方式是耦合電感器兩個(gè)節(jié)點(diǎn)的電壓自由度： 命令： CP GUI： Main MenuPreprocessorCoupling/Ceqn/Couple DOFs 一旦建好電路模型，就可以加載和求解，然后觀察結(jié)果。 加載和求解 此步定義分析類(lèi)型和選項(xiàng)、加載和開(kāi)始有限元求解。步驟如下： 進(jìn)入求解器 命令： /SOLU GUI： Main MenuSolution 定義分析類(lèi)型 在 GUI 方式中，點(diǎn)取菜單路徑 Main MenuSolutionNew Analysis，并選擇靜態(tài)分析 如果這是一個(gè)新分析，發(fā)命令 ANTYPE， STATIC， NEW 重啟動(dòng)分析通常只使用于瞬態(tài)分析中。 在模型上加載 通常，在電路建模程序中用單元實(shí)常數(shù)為電路定義源載荷，除了源載荷以外，其它 “ 負(fù)載 ” 只有接地節(jié)點(diǎn)特性 VOLT=0，用下列方法之一定義 VOLT=0： 命令： D GUI： Main MenuSolutionLoadsApplyElectricBoundaryVotageOn Nodes 使用下列方法之一，可以修改源載荷： 命令： R， RMODIF G
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