ansys仿真霍爾效應(yīng)的案例
基于ANSYS的霍爾效應(yīng)的仿真分析 ￥288
基于ANSYS的霍爾效應(yīng)的仿真分析
作者：大龍貓 fwz0703@163.com
霍爾效應(yīng)是電磁效應(yīng)的一種，這種效應(yīng)在傳感器中得到了廣泛的應(yīng)用，目前主要用于測量磁場強度。霍爾效應(yīng)是導(dǎo)電材料中的電流與磁場的相互作用，而產(chǎn)生電動勢的一種效應(yīng)。
這個導(dǎo)電材料通常是半導(dǎo)體材料，將半導(dǎo)體材料接入一個電源中，形成一個回路，此時電路中就存在電荷的定向移動，如下圖：
當(dāng)該導(dǎo)體處于磁場中，電荷就會在洛倫茲力的作用下，其路徑發(fā)生偏移，電荷偏移之后形成電場，那么在兩側(cè)就會形成電壓，如圖所示
其理論公式如下所示，
其中E為電場強度，e為電荷量，n為帶電粒子數(shù)量，B磁感應(yīng)強度，V粒子速度
達(dá)到平衡后，
取 Rh=1/ne
為霍爾系數(shù)，是跟霍爾材料有關(guān)的一個系數(shù)，就得到霍爾效應(yīng)的核心公式：
可以看到電壓是正比于磁場強度，所以，當(dāng)傳感器形狀確定以后，其通電電流確定后，那么磁場越強，其感應(yīng)電壓越大，所以霍爾效應(yīng)傳感器能夠應(yīng)用到磁場測量中。
那么ANSYS中我們可以仿真這個現(xiàn)象嗎？當(dāng)然可以，萬能的ANSYS可以計算這個現(xiàn)象，下面簡單描述其流程。
1.首先建立模型，模型如圖所示，這種結(jié)構(gòu)主要是為了仿真需要，因為一側(cè)通電，產(chǎn)生電流，另一側(cè)是測試電壓，通過提取結(jié)果數(shù)據(jù)來獲取，側(cè)面的體形是為了電路中電流的合流，因為實際的電路就是一根測試導(dǎo)線來連接半導(dǎo)體。
展開 Ansys | 基于熱效應(yīng)的形狀記憶合金脊柱間隔器仿真分析
形狀記憶合金（SMA）能夠在發(fā)生大變形后不產(chǎn)生殘余應(yīng)變（偽彈性），并且可以通過溫度變化從大變形中恢復(fù)（形狀記憶效應(yīng)）。偽彈性和形狀記憶效應(yīng)使其特別適用于航空航天、生物醫(yī)學(xué)和結(jié)構(gòu)工程等領(lǐng)域。本仿真模擬了將形狀記憶合金用作脊柱間隔器的過程。
目標(biāo)
熟悉形狀記憶合金
理解考慮熱效應(yīng)的形狀記憶合金建模流程
建模步驟
1. 在 ANSYS Workbench 中創(chuàng)建靜力結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。定義形狀記憶合金的材料屬性（表 1）。
表 1. 脊柱間隔器材料屬性
2、導(dǎo)入幾何模型。脊柱間隔器植入物的幾何形狀如圖 1 所示。由于對稱性，僅創(chuàng)建1/4 模型。在ANSYS Mechanical 中對幾何體進(jìn)行網(wǎng)格劃分。
圖 1. 四分之一間隔器幾何模型示意圖
3、定義分析設(shè)置和邊界條件。共創(chuàng)建六個分析步。
3.1 第一步，在剛性板上施加-3.375mm 的位移以壓縮脊柱間隔器；第二步開始時，移除位移，使間隔器可以自由變形。
3.2 從第三步開始施加熱載荷，溫度從23.85℃ 升高到 37.85℃。在此期間，由于未發(fā)生相變，間隔器的形狀保持不變。第四步，溫度從 37.85℃ 升高到 50.85℃，由于此步中未發(fā)生主要的相變，計算再次快速收斂。第五步，溫度升高到 51.85℃，收斂速度變慢，大部分形狀恢復(fù)發(fā)生在此步中。第六步，將溫度冷卻至 37.85℃，間隔器的形狀保持不變。
圖 2. 溫度條件示意圖
4、運行仿真。不同溫度下間隔器的變形和應(yīng)力云圖如圖3所示。
圖 3.
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