【正文】 恒 ANSYS 電磁分析 ? 電磁分析用于計(jì)算電磁裝臵中的磁場 ? 靜態(tài)磁場及低頻電磁場分析 ? 模擬由直流電源，低頻交流電或低頻瞬時(shí)信號引起的磁場。 ? 可模擬三種熱傳遞方式：熱傳導(dǎo)、熱對流、熱輻射。 耦合場分析 ANSYS講義 —— 劉恒 ANSYS 熱分析 ? 熱分析用于確定物體中的溫度分布。 ?其它結(jié)構(gòu)功能 ? 譜分析 ? 隨機(jī)振動 ? 特征值屈曲 ? 子區(qū)模型 耦合場分析 ANSYS講義 —— 劉恒 ANSYS January 30, 2022 Inventory 001441 213 ? 用 ANSYS/LSDYNA進(jìn)行顯示動力分析 ?模擬以慣性力為主的大變形分析。 ? 諧響應(yīng)分析，用于確定結(jié)構(gòu)對正弦變化的已知幅值和頻率載荷的響應(yīng)。 ? 靜力分析 – 用于靜態(tài)荷載 . – 可以考慮結(jié)構(gòu)的線性及非線性行為，例如：大變形、大應(yīng)變、應(yīng)力剛化、接觸、塑性、超彈及蠕變等 . ANSYS 耦合場分析 ANSYS講義 —— 劉恒 ?動力分析 ? 包括質(zhì)量和阻尼效應(yīng)。 ?概要 : ?節(jié)省費(fèi)用 ?節(jié)省時(shí)間 ? 縮短產(chǎn)品開發(fā)時(shí)間 ! ?創(chuàng)造出更可靠、高品質(zhì)的設(shè)計(jì) ? 耦合場分析 ANSYS講義 —— 劉恒 ? ANSYS是一個(gè)完整的 FEA軟件包，它適合世界范圍各個(gè)工程領(lǐng)域的工程師們使用 : ? 結(jié)構(gòu)分析 ? 熱分析 ? 流體分析，包括 CFD（ 計(jì)算流體動力學(xué)） ? 電 / 靜電場分析 ? 電磁場分析 ? ANSYS在部分工業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用如下： ? 航空航天 ? 汽車工業(yè) ? 生物醫(yī)學(xué) ? 橋梁、建筑 ? 電子產(chǎn)品 ? 重型機(jī)械 ? 微機(jī)電系統(tǒng) ? 運(yùn)動器械 ANSYS 耦合場分析 ANSYS講義 —— 劉恒 ? ANSYS/Multiphysics 是 ANSYS產(chǎn)品的?旗艦?，它包括所有工程學(xué)科的所有性能 ? ANSYS/Multiphysics有三個(gè)主要的組成產(chǎn)品 ? ANSYS/Mechanical ANSYS/機(jī)械 結(jié)構(gòu)及熱 ? ANSYS/Emag ANSYS電磁學(xué) ? ANSYS/FLOTRAN ANSYS計(jì)算流體動力學(xué) ? 其它產(chǎn)品 : ? ANSYS/LSDYNA 高度非線性結(jié)構(gòu)問題 ? DesignSpace – CAD環(huán)境下，適合快速分析容易使用的設(shè)計(jì)和分析工具 ? ANSYS/ProFEA – Pro/ENGINEER的 ANSYS 分析接口。 ?模擬不適合在原型上試驗(yàn)的設(shè)計(jì)。但是，我們將盡力通過這次培訓(xùn)為你提供指南。 ? 所以問題是： 怎樣才能達(dá)到最好的?近似?？ 實(shí)際系統(tǒng) 有限元模型 ? 然而，對該問題還沒有一個(gè)容易的解決方案。 ? 單元中未知量的個(gè)數(shù)是有限的，因此稱為?有限單元?。 ? 每一個(gè)單元都有確定的方程來描述在一定荷載下的響應(yīng)。耦合場分析（ ANSYS） 劉 恒 第一章 引言 :有限元分析與 ANSYS 第二章 耦合場分析簡介 第三章 順序耦合場分析 第四章 順序耦合場分析 第五章 熱 應(yīng)力分析 第六章 APDL 基礎(chǔ) 第七章 ANSYS常識 耦合場分析 ANSYS講義 —— 劉恒 目錄 第 一 章 引言：有限元分析與 ANSYS 耦合場分析 ANSYS講義 —— 劉恒 A. 什么是有限元分析 ？ B. 關(guān)于 ANSYS C. 關(guān)于 ANSYS公司 一 、 引言：有限元分析與 ANSYS 耦合場分析 ANSYS講義 —— 劉恒 ? 有限元分析 是一種模擬設(shè)計(jì)荷載條件，并且確定在荷載條件下的設(shè)計(jì)響應(yīng)的方法。 ? 它是用被稱之為?單元?的離散的塊體來模擬設(shè)計(jì)。 ? 模型中所有單元響應(yīng)的?和?給出了設(shè)計(jì)的總體響應(yīng)。 Historical Note ? The finite element method of structural analysis was created by academic and industrial researchers during the 1950s and 1960s. ? The underlying theory is over 100 years old, and was the basis for penandpaper calculations in the evaluation of suspension bridges and steam boilers. ? 耦合場分析 ANSYS講義 —— 劉恒 ? 這種包含有限個(gè)未知量的有限單元模型，只能近似具有無限未知量的實(shí)際系統(tǒng)的響應(yīng)。這完全依賴于你所模擬的對象和模擬所采用的方式。 ? 耦合場分析 ANSYS講義 —— 劉恒 為什么需要有限元分析 ？ ?減少模型試驗(yàn)的數(shù)量 ?計(jì)算機(jī)模擬容許對大量的假設(shè)情況進(jìn)行快速有效的試驗(yàn)。 ?例如：器官移植，比如人造膝蓋。 ANSYS 耦合場分析 ANSYS講義 —— 劉恒 ANSYS/ Structural ANSYS/ Professional ANSYS/ ProFEA DesignSpace ANSYS/ ED ANSYS/ University ANSYS/ PrepPost ANSYS/ Multiphysics ANSYS/ FLOTRAN ANSYS/ Emag ANSYS/ LSDYNA ANSYS/ Mechanical ANSYS 耦合場分析 ANSYS講義 —— 劉恒 超彈密封 結(jié)構(gòu)分析 ?用于確定變形、應(yīng)變、應(yīng)力及反力。 ? 模態(tài)分析，用于計(jì)算固有頻率和振型。 ? 瞬態(tài)動力學(xué)分析，用于確定結(jié)構(gòu)對隨時(shí)間任意變化載荷的響應(yīng)，可以考慮與靜力分析相同的結(jié)構(gòu)非線性行為。 ?用于模擬沖擊、碰撞、快速成形等。熱分析考慮的物理量是：熱量的獲取和損失、熱梯度、熱通量。 ? 穩(wěn)態(tài)分析 ? 忽略時(shí)間效應(yīng) ? 瞬態(tài)分析 ? 確定以時(shí)間為函數(shù)的溫度值等。 ? 例如：螺線管制動器、電動機(jī)、變壓器 ? 磁場分析中考慮的物理量是：磁通量密度、磁場密度、磁力和磁力矩、阻抗、電感、渦流、能耗及磁通量泄漏等。 ? 電磁場分析中考慮的物理量是： S參數(shù)、 Q因子、反射波損耗、電介質(zhì)及傳導(dǎo)損耗 同軸電纜中的電場 (EFSUM) 耦合場分析 ANSYS講義 —— 劉恒 ANSYS ?靜電學(xué) ?計(jì)算由電壓或電荷激發(fā)引起的電場。 ?典型的物理量是：電場強(qiáng)度和電容。 ?交變磁場分析用于計(jì)算由交流電 (AC)產(chǎn)生的磁場 ?瞬態(tài)磁場分析用于計(jì)算隨時(shí)間變化的磁場。 ? ANSYS/FLOTRAN能模擬層流和湍流，可壓縮和不可壓縮流體，以及多組份流。 ? 典型的物理量是：速度，壓力，溫度，對流換熱系數(shù)。 ? 例如：揚(yáng)聲器，汽車內(nèi)部，聲納 ? 典型的物理量是：壓力分布、位移和自振頻率。 ? 例如：油罐，其它液體容器 ?熱和質(zhì)量的傳輸 ? 在兩點(diǎn)之間質(zhì)量傳輸（如在一個(gè)管子中）產(chǎn)生的熱量計(jì)算由一個(gè)一維單元完成 耦合場分析 ANSYS講義 —— 劉恒 ANSYS 雙金屬片受熱變形 ? 耦合場分析考慮兩個(gè)或多個(gè)物理場之間的相互作用。因此你需要一個(gè)能夠?qū)蓚€(gè)物理場組合到一起求解的分析軟件。 ? 如果您需要更多有關(guān) ANSYS及其公司的信息，請查看： ? ? 在線文檔資料 ? 其它 ANSYS培訓(xùn)手冊 ANSYS公司 耦合場分析 ANSYS講義 —— 劉恒 第 二 章 耦合場分析簡介 耦合場分析 ANSYS講義 —— 劉恒 耦合場分析 ANSYS講義 —— 劉恒 耦合場分析簡介 耦合場分析的定義 耦合場分析是指在有限元分析的過程中考慮了兩種或者多種工程學(xué)科物理場的交叉作用和相互影響耦合。 耦合場分析 ANSYS講義 —— 劉恒 耦合場分析的類型 耦合場分析的過程取決于所需解決的問題是由哪些場的耦合作用，但是耦合場的分析最終可歸結(jié)為兩種不同的方法?序貫耦合方法和直接耦合方法?： ?序貫耦合解法是按照順序進(jìn)行兩次或更多次的相關(guān)場分析，它是通過把第一次場分析的結(jié)果作為第二次場分析的載荷來實(shí)現(xiàn)兩種場的耦合的，例如序貫熱 應(yīng)力耦合分析是將熱分析得到的節(jié)點(diǎn)溫度作為體力載荷施加在后序的應(yīng)力分析中來實(shí)現(xiàn)耦合的； ?直接耦合解法利用包含所有必須自由度的耦合單元類型，僅僅通過一次求解就能得出耦合場分析結(jié)果。 耦合場分析簡介 耦合場分析 ANSYS講義 —— 劉恒 直接耦合解法或序貫耦合解法的用途 ? 對于不存在高度非線性相互作用的情形 ， 序貫耦合解法更為有效和方便 ， 因?yàn)槲覀兛梢元?dú)立的進(jìn)行兩種場的分析 。 直接耦合解法的例子很多 ， 壓電分析伴隨流體流動的熱傳導(dǎo)問題以及電路 電磁場耦合分析求解這類耦合場相互作用問題都有專門的單元供直接選用 。可以使用任何單位制。 對微電機(jī)械系統(tǒng)（ MEMS），用更合適的單位制建立模型會更加方便，因?yàn)?MEMS部件通常大小為幾微米。MKSV 及181。 耦合場分析簡介 耦合場分析 ANSYS講義 —— 劉恒 力學(xué)參數(shù) MKS 單位 量綱 乘以此數(shù) 獲得 181。m 181。N (kg)(181。m)(s)2 速度 m/s m/s 106 181。m/s 加速度 m/(s)2 m/(s)2 106 181。m/(s)2 密度 kg/(m)3 kg/(m)3 1018 kg/(181。m)3 應(yīng)力 Pa kg/(m)(s)2 106 MPa kg/(181。m)(s)2 功率 W (kg)(m)2/(s)3 1012 pW (kg)(181。MKSv 單位 量綱 導(dǎo)熱系數(shù) W/m176。 (K)(s)3 106 pW/(181。 K) (kg)(181。 K)(s)3 熱通量 W/(m)2 kg/(s)3 1 pW/(181。 K) (m)2/(K176。 K) (181。 K)(s)2 熱流 W (kg)(m)2/(s)3 1012 pW (kg)(181。m)3 kg/(181。 K kg/(s)2 1 pW/(181。 K kg/(s)2 動力粘度 kg/(m)(s) Kg/(m)(s) 106 kg/(181。m)(s) 運(yùn)動粘度 (m)2/s (m)2/s 1012 (181。m)2/s 耦合場分析簡介 耦合場分析 ANSYS講義 —— 劉恒 電學(xué)參數(shù) MKS 單位 量綱 乘以此數(shù) 獲得 181。m)2/(pA)(s)3 電荷 C (A)(s) 1012 pC (pA)(s) 電導(dǎo)率 S/m (A)2(s)3/(kg)(m)3 106 pS/181。m)3 電阻率 Ωm (Kg)(m3/(A)2(s)3 106 TΩ181。m)3/(pA)2(s)3 介電常數(shù) [1] F/m (A)2(s)4/(kg)(m)3 106 pF/181。m)3 能量 J (kg)(m)2/(s)2 1012 pJ (kg)(181。m)2 電場 V/m (kg)(m)/(s)3(A) 106 V/181。m)/(s)3(pA) 電通量密度 C/(m)2 (A)(s)/(m)2 1 pC/(181。m)2 電學(xué)從 MKS到 uMKSV的轉(zhuǎn)換系數(shù) 耦合場分析簡介 第 三章 順序耦合場分析 耦合場分析 ANSYS講義 —— 劉恒 耦合場分析 ANSYS講義 —— 劉恒 什么是順序多場耦合 順序多場耦合是指將不同工程領(lǐng)域多個(gè)相互作用的綜合分析 ， 求解一個(gè)完整的工程問題 。當(dāng)一個(gè)物理分析的輸入依賴于另一個(gè)分析的結(jié)果 ， 那么這些分析是耦合的 。 例如計(jì)算流過水泥墻的流場提供了對墻壁進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析的壓力載荷 。 實(shí)際上流場的幾何形狀變化很小 ， 可以忽略不計(jì) 。 當(dāng)然在此分析中 ， 流體單元用于求解流場 ， 結(jié)構(gòu)單元用于計(jì)算應(yīng)力和變形 。 但在兩個(gè)物理分析中材料的性能都是隨溫度明顯變化的 ， 造成感應(yīng)熱問題求解的復(fù)雜性 。 順序耦合是指多個(gè)物理分析一個(gè)一個(gè)按順序分析 。 如果分析是完全耦合的 ， 那么第二個(gè)物理分析的結(jié)果又會影響第一個(gè)物理分析的輸入 。 順序耦合場分析 耦合場分析 ANSYS講義 —— 劉恒 什么是順序多場耦合 典型 ANSYS順序耦合分析應(yīng)用包括： ?熱應(yīng)力 ?感應(yīng)加熱 ?感應(yīng)攪拌 ?穩(wěn)態(tài)流體－結(jié)構(gòu)耦合 ?磁－結(jié)構(gòu)耦合 ?靜電－結(jié)構(gòu)耦合 ?電流傳導(dǎo)－靜磁 ANSYS程序能夠使用一個(gè)數(shù)據(jù)庫文件進(jìn)行多物理耦合分析 ， 使用同一個(gè)有限元模型 。 順序耦合場分析 耦合場分析 ANSYS講義 —— 劉