ansys計(jì)算電機(jī)效率的案例
Ansys Workbench利用超單元子結(jié)構(gòu)技術(shù)，提升大模型計(jì)算效率 ￥10
問題：
對(duì)于復(fù)雜模型進(jìn)行仿真計(jì)算時(shí)，網(wǎng)格規(guī)模巨大、計(jì)算難度驟增。Ansys針對(duì)這類工程問題提供模態(tài)綜合法（CMS）利用超單元，將非關(guān)鍵部件進(jìn)行縮減計(jì)算。
本文根據(jù)查閱到的網(wǎng)絡(luò)資料，對(duì)超單元縮減計(jì)算如何在Ansys Workbench 中實(shí)現(xiàn)，進(jìn)行了介紹。
示例：
工業(yè)設(shè)計(jì)產(chǎn)品需要模擬工作環(huán)境進(jìn)行振動(dòng)試驗(yàn)，產(chǎn)品本身結(jié)構(gòu)已經(jīng)很復(fù)雜，再加上工裝往往是一個(gè)更大的結(jié)構(gòu)。因此這類仿真計(jì)算非常適合適用子結(jié)構(gòu)技術(shù)，將工裝等大模型進(jìn)行超單元縮減計(jì)算，可以顯著提升計(jì)算效率。
如下圖所示，產(chǎn)品+工裝進(jìn)行振動(dòng)模擬仿真，仿真產(chǎn)品結(jié)構(gòu)模態(tài)和端點(diǎn)的振動(dòng)響應(yīng)加速度曲線。
結(jié)果展示：
使用超單元縮減計(jì)算，可以有效完成復(fù)雜模型的計(jì)算需求。且計(jì)算結(jié)果基本一致。
詳細(xì)步驟：
模型說明：
? 產(chǎn)品由PartA和PartB兩個(gè)部分構(gòu)成，其中PartA兩端夾持部位做了共面處理（驗(yàn)證連接關(guān)系，可以忽略）；
? 各個(gè)零件的連接面有一定間隙，使用Bonded MPC Radius 3mm 連接；
? 約束工裝底面 fix；
一：產(chǎn)品+工裝完整模型計(jì)算
產(chǎn)品+工裝一起進(jìn)行模態(tài)和5-2000Hz的諧響應(yīng)仿真，提取前6階模態(tài)和軸端點(diǎn)的加速度響應(yīng)，作為驗(yàn)證結(jié)果與子結(jié)構(gòu)方法進(jìn)行對(duì)比。
1、模態(tài)計(jì)算
模態(tài)計(jì)算結(jié)果如下所示。
2、模態(tài)疊加法，諧響應(yīng)掃頻計(jì)算
諧響應(yīng)掃頻提取端點(diǎn)加速度響應(yīng)以及688Hz、1620Hz處的應(yīng)力云圖如下所示。
二：子結(jié)構(gòu)，超單元縮減工裝進(jìn)行簡(jiǎn)化計(jì)算
1、 工裝模型進(jìn)行超單元縮減
? 首先，由工裝+產(chǎn)品的模態(tài)計(jì)算模塊，復(fù)制一個(gè)新的模態(tài)計(jì)算模塊；
? 在新模態(tài)計(jì)算模塊中只保留需要縮減為超單元的工裝模型，其余模型均做supress抑制。
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Mechanical驅(qū)動(dòng)電機(jī)溫度分析
●溫升是電機(jī)關(guān)鍵性能指標(biāo)之一，影響電機(jī)可靠性，壽命等
●需要清楚利用WB分析電機(jī)溫度時(shí)相關(guān)設(shè)置及技巧等
●主要注意以下幾方面：
◆電機(jī)損耗處理，損耗計(jì)算的準(zhǔn)確性，它直接影響最終結(jié)果
◆網(wǎng)格處理，網(wǎng)格的處理往往影響結(jié)果的可靠性
◆約束條件設(shè)定影響著結(jié)果的走向
◆求解，包括穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)，根據(jù)需要選擇
◆后處理，結(jié)果查看、判斷、分析很重要
1.Maxwell電機(jī)損耗計(jì)算處理
●電機(jī)的損耗包括銅耗、鐵耗、機(jī)械損耗、其它損耗，可能還會(huì)有風(fēng)阻損耗
●而ANSYS Maxwell軟件中計(jì)算電機(jī)損耗主要是銅耗與鐵耗，它們也是電機(jī)的主要損耗，占了大部分，其次磁鋼損耗也是計(jì)算之一，它也會(huì)影響電機(jī)的溫升，因此我們得掌握此三種損耗計(jì)算準(zhǔn)確性的處理技巧
●因?yàn)?em>電機(jī)的機(jī)械損耗及額外損耗無法計(jì)算，所以我們利用WB進(jìn)行電機(jī)溫度計(jì)算往往需要修正
1.1 電機(jī)鐵芯損耗
鐵損耗的計(jì)算得清楚ANSYS Maxwell其計(jì)算原理，然后清楚軟件的處理
●盡量把各頻率下BP曲線輸入，越全越準(zhǔn)確
●材料組成還是疊壓系數(shù)盡可能接近實(shí)際情況
●積累經(jīng)驗(yàn)，盡量通過系數(shù)輸入非BP曲線，可間接考慮工藝影響
●BP曲線輸入
1.2 電機(jī)銅損耗
銅損耗（一般電機(jī)使用銅材料為繞組）的計(jì)算得清楚ANSYSMaxwell所使用的計(jì)算原理，準(zhǔn)確說應(yīng)該是歐姆損耗，然后清楚軟件的處理
●繞組建模其截面積和實(shí)際一致
1.3 電機(jī)磁鋼渦流損耗
一般情況磁鋼渦流損耗占比不高，如果電機(jī)電磁方案及工藝處理不得當(dāng)，它還會(huì)影響挺大的，我們還是盡可能考慮進(jìn)去，清楚Maxwell使用的渦流損耗原理，并且掌握軟件的設(shè)置
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