【原創經驗貼】利用ANSYS計算二維軸對稱結構電場

一單元類型和材料屬性:
首先要了解自己計算什么樣的場域,靜電場?電流傳導場?暫態場?不同的場域對應不同的單元,選對單元類型很重要。不過電場計算中的plane230真真是一個萬能單元,上面三個場全都可以計算。 材料定義時,要根據不同的場域定義不同的材料屬性,靜電場計算要定義介電常數,電流傳導場計算要定義電阻率,暫態場計算要同時定義以上兩種。
建模:
建模在電場計算中尤為重要,拿到圖紙不要著急建模,看懂圖紙很重要。所謂是磨刀不誤砍柴工,對圖紙真正了解了,知道了該怎么去仿,可以為以后節省很多時間,省的算完一遍發現問題還要再修改。
1:算電場應該知道電場是忌諱尖角的,所以對于圖紙中有可能造成電場集中的部位都應該有倒角,有的時候結構圖紙不一定會標明,但是自己心中應該清楚。
2 :建模時,相鄰的金屬可以整體建模;對于裝配圖紙中的螺栓連接位置,如果連接的兩側都是金屬,而且螺栓不太大,那么可以直接和相連接的金屬建成整體;
3:模型中有均壓罩時,均壓罩內側的電場會很小,這個部位的結構可以適當簡化,一些小尺寸的結構適當可以忽略。同時,如果分析者根據經驗可以判斷出模型大致電場分布,在等位線較稀疏的部位也可以做簡化;
4: 模型中承受高電位的部件的形狀對于電場分布由較大作用,需要謹慎處理,嚴格避免尖角。
5:電場計算中,金屬為等勢體,因此可以不建模,但是個人呢感覺云圖出來后黑乎乎的一團甚是不好看,因此一般就會建出來。這樣做還有一個好處,就是加載方便。因為如果部件金屬的話,施加高低載荷的時候就要把羅闊邊挨個全選出來,這對于復雜的工程模型是很頭疼的一件事,但是如果建立了金屬,就可以直接選擇面,或者選擇面上衣服的線,面上依附的節點,這樣不管是面加載,線加載還是節點加載都很方便。
6 :能算二維就不算三維。
網格:
個人對于網格劃分甚是不熟練,這里就不多說;有一條很重要,就是長強大的地方網格一定要夠細,而且質量要好。計算完檢查一下最大場強發生的位置,如果此處是一個畸形單元,那么由此產生的E不用說也是沒有意義的,而最大場強又是電場計算中比較關注的方面,所以需要注意。
加載:
電場中加載比較簡單,總體上有高電位、低電位、懸浮電位;用D命令加載即可;懸浮電位需要耦合所有節點電位自由度;
求解:
個人對于差值之類的數值問題不是甚懂,一般使用默認求解器。
下面附上一個初級的簡單小例子的命令流
模型描述:
軸對稱模型,左側為導體,右側為介質;
交流電場:工程中需要計算的交流電場均為電準靜態場,可以使用靜電場的方法來求解。求解時只需要定義材料的介電常數;
直流電場:直流電場為電流傳導場,電壓和電阻成正比,只需要定義介質電阻率;

命令:
直流:
/prep7
!定義單元和材料
et,1,plane230
mp,rvsx,1,1e10
mp,rvsx,2,2e-8

!建模
mat,2
rectng,0,0.1,0,2
mat,1
rectng,0.1,1,0,2
aglue,all

!網格
esize,0.05
amesh,all
alls
!加載
/solu
lsel,s,,,6
dL,all,,volt,0
lsel,s,,,2,4,2
dl,all,,volt,1
alls

!求解
solve

交流:
/finish
ET,1,plane121
MP,PREX,1,3
MP,PREX,2,2000
/solu
solve

計算后得到的直流和交流下的結果圖雖然都和第二幅圖差不多,但是兩個場域的決定因素和控制方程是不一樣的。
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