導(dǎo)線仿真
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時(shí)間：2021-11-04
導(dǎo)線仿真的實(shí)例教程
用Maxwell軟件對(duì)兩根通電導(dǎo)線周圍磁場(chǎng)進(jìn)行仿真，用Maxwell2D和Maxwell3D都做了一遍。
Maxwell 3D模塊仿真
1.幾何模型
注意：紅色長(zhǎng)方體形框線為求解域邊界。這里電流邊界與求解域邊界要重合，否則計(jì)算報(bào)錯(cuò)。
2.電流載荷
左右兩個(gè)導(dǎo)線都施加Z方向的10A恒定電流。
3.磁場(chǎng)結(jié)果
Maxwell2D模塊仿真
1.幾何模型
2.電流加載
同理都在左右兩個(gè)圓形截面上加載10A穩(wěn)定電流。
3.結(jié)果
對(duì)比結(jié)果發(fā)現(xiàn)：Maxwell3D求解到的最大磁場(chǎng)強(qiáng)度為 2.42e-2，Maxwell2D求解到的最大磁場(chǎng)強(qiáng)度2.36e-2，誤差為2.48%。
展開(kāi) 防振錘防振特性計(jì)算APP是基于Simdroid平臺(tái)開(kāi)發(fā)的用于計(jì)算防振錘對(duì)導(dǎo)線微風(fēng)振動(dòng)防振效果的APP。它具有四大模塊的功能。
（1）防振錘的功率特性計(jì)算
采用歐拉-伯努利梁假設(shè)，基于自由振動(dòng)運(yùn)動(dòng)微分方程，求解防振錘的頻率特性。
基于頻率特性，使用諧響應(yīng)的模態(tài)疊加方法求解防振錘的功率特性。
防振錘功率特性計(jì)算的輸入界面如下圖。
用戶可以輸入防振錘的設(shè)計(jì)參數(shù)：類型（單邊、雙邊）、防振錘長(zhǎng)度、質(zhì)心位置、錘頭質(zhì)量、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、材料屬性等。APP即可計(jì)算出防振錘的功率特性曲線，如下圖。
計(jì)算出的防振錘功率特性曲線可以用于防振錘-導(dǎo)線耦合系統(tǒng)仿真計(jì)算，評(píng)估防振方案的效果。
（2）導(dǎo)線頻響分析
采用能量平衡方法計(jì)算導(dǎo)線在沒(méi)有安裝防振錘時(shí)對(duì)于微風(fēng)振動(dòng)的響應(yīng)。
用戶在APP中輸入導(dǎo)線的檔距、導(dǎo)線截面積、導(dǎo)線直徑等相關(guān)參數(shù)，APP即可計(jì)算出導(dǎo)線的頻響曲線。下圖為導(dǎo)線參數(shù)的輸入界面。
導(dǎo)線頻響計(jì)算完畢后，會(huì)輸出導(dǎo)線懸垂線夾出口處的動(dòng)彎曲線，如下圖所示。
一般情況下，導(dǎo)線跨距較大時(shí)，如果未安裝防振錘，導(dǎo)線動(dòng)彎經(jīng)常會(huì)超出標(biāo)準(zhǔn)的許用值。
（3）防振錘布置計(jì)算
防振錘布置方式的計(jì)算是基于電力行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)，基于防振錘效果最大化的原則，根據(jù)導(dǎo)線參數(shù)，計(jì)算出防振錘的安裝位置。下圖為計(jì)算出的防振錘布置方案。
（4）防振錘-導(dǎo)線耦合系統(tǒng)分析
耦合系統(tǒng)分析是采用能量平衡方法求解耦合系統(tǒng)在微風(fēng)激勵(lì)條件下的動(dòng)力響應(yīng)，并將導(dǎo)線動(dòng)彎-頻率曲線作為計(jì)算結(jié)果輸出，該曲線是判斷導(dǎo)線-防振錘體系是否可靠的依據(jù)。
用戶需要在APP中輸入風(fēng)參數(shù)、導(dǎo)線參數(shù)、防振錘參數(shù)和布置方案，APP即可計(jì)算出在安裝防振錘狀態(tài)下，導(dǎo)線的動(dòng)彎曲線。如圖所示。
正確安裝防振錘后，導(dǎo)線的動(dòng)彎會(huì)急劇降低。
防振錘防振特性仿真APP：https://www.simapps.com/v/6856.html
展開(kāi) 導(dǎo)讀
很多電氣工程師在高度非線性過(guò)程中隱式分析通常會(huì)有收斂的問(wèn)題，此時(shí)采用顯式分析不失為一種很好的替代方案，如果是使用顯式方法進(jìn)行準(zhǔn)靜態(tài)的分析，還必須要注意到能量的問(wèn)題，確保分析過(guò)程符合準(zhǔn)靜態(tài)的過(guò)程，以下通過(guò)一個(gè)導(dǎo)線壓接的仿真來(lái)演示如何在Abaqus中進(jìn)行準(zhǔn)靜態(tài)分析。
運(yùn)行軟件自帶案例腳本，輸入模型，如下：
打開(kāi)材料設(shè)置模塊，刪除阻尼項(xiàng)，把材料密度修改為如下：
創(chuàng)建顯式分析步，
定義通用接觸，摩擦系數(shù)為0.15，如下：
定義幅值曲線，
定義固定條件以及定義下壓位移，
提交計(jì)算后查看壓接后應(yīng)力分布如下，
查看能量比曲線，如下：
由能量比曲線可知，在整個(gè)過(guò)程中動(dòng)能占比極小，符合準(zhǔn)靜態(tài)分析的特點(diǎn)，因此本次分析結(jié)果是可信的。
展開(kāi) 在端面的磁場(chǎng)如圖所示
但是這種方式中的電流流向會(huì)出現(xiàn)走最小電阻的方式，類似河流中的水流，彎曲的狀態(tài)下，能量最小的路徑流量最大，如圖所示，電流從下方流入，上方流出，則紅色區(qū)域的電流密度最大，藍(lán)色區(qū)域的電流較小（走近路），當(dāng)導(dǎo)線為單根實(shí)體導(dǎo)線的時(shí)候，確實(shí)是這種電流流動(dòng)方式。
當(dāng)線圈方式的時(shí)候就需要下面這種方式了
2.第二種為線圈方法：加載電流密度，電流為坐標(biāo)的Y方向，但是在拐彎位置需要設(shè)置局部坐標(biāo)系
這 種方法就不會(huì)出現(xiàn)電流走近路的問(wèn)題， 因?yàn)殡娏髅芏仁谴_定的輸入方式，而且實(shí)際產(chǎn)品中確實(shí)是多跟導(dǎo)線繞制的線圈，每個(gè)橫截面上的電流密度都是均勻的，則計(jì)算的結(jié)果和實(shí)際相符 ，這種方式適合電磁鐵一類的多根導(dǎo)線的線圈類型仿真分析
3.那么問(wèn)題來(lái)了，規(guī)則形狀沒(méi)有問(wèn)題，如上圖所示，電流密度容易給定，如果想要任意形狀的多根并排導(dǎo)線怎么辦？就是前面兩種效果的結(jié)合方式如何操作？因?yàn)殡娏髅芏戎荒茏饔糜趯?dǎo)體的Y方向，局部坐標(biāo)系不能表達(dá)其電流密度方向，所以形狀復(fù)雜的時(shí)候怎么做？答案是切割
在Maxwell軟件中boundary有個(gè)Insulating Boundary，直接在每根的導(dǎo)體表面加載這個(gè)命令就好了，但是APDL中沒(méi)有這個(gè)功能，所以只能通過(guò)以下方式來(lái)操作
1. 創(chuàng)建絕緣區(qū)域：確定兩個(gè)導(dǎo)體 之間的絕緣區(qū)域，并在模型中創(chuàng)建相應(yīng)的幾何實(shí)體或網(wǎng)格。
展開(kāi) 圖12 系統(tǒng)功能仿真流程及實(shí)例
為此，建立了整車電路模型仿真能力 （圖12），實(shí)現(xiàn)了對(duì)功能邏輯、潛藏回路、導(dǎo)線載荷的仿真分析，提高了整車
電路設(shè)計(jì)的安全與可靠性，解決了偶發(fā)性功能失效識(shí)別困難的問(wèn)題。
4. 基于性能目標(biāo)的部件-系統(tǒng)-整車三級(jí)電器硬件可靠性設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)和驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)
電器部件的千頻一般占整車千頻的40%，造成這些問(wèn)題的原因主要有∶
①缺乏電器安全與可靠性設(shè)計(jì)理念，設(shè)計(jì)階段目標(biāo)分解不透徹;
②產(chǎn)品開(kāi)發(fā)前期仿真能力不足，無(wú)法基于目標(biāo)開(kāi)展精準(zhǔn)設(shè)計(jì);
③缺乏設(shè)計(jì)審查方法，無(wú)標(biāo)準(zhǔn)要求或部分設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)存在缺陷;
④目標(biāo)驗(yàn)證體系不全，缺乏針對(duì)安全與可靠性的試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，缺少整車電器安全與可靠性的實(shí)車驗(yàn)證，導(dǎo)致初期故障率高。
為此，研究出一套基于性能目標(biāo)的部件-系統(tǒng)-整車三級(jí)閉環(huán)電器安全與可靠性開(kāi)發(fā)和驗(yàn)證技術(shù)，對(duì)設(shè)計(jì)、驗(yàn)證、生產(chǎn)、售后各環(huán)節(jié)提出具體的管控內(nèi)容 （圖13），該技術(shù)包括下述幾方面的主要內(nèi)容：
圖13 電器安全與可靠性保障體系
①合理設(shè)置、分解電器可靠性目標(biāo)；
②建立部件/系統(tǒng)/整車三級(jí)的閉環(huán)試驗(yàn)驗(yàn)證體系；
③基于客戶體驗(yàn)，建立專業(yè)電器性能主觀評(píng)價(jià)能力;
④設(shè)計(jì)審查和驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn);
⑤生產(chǎn)—致性檢查;
⑥道路試驗(yàn)驗(yàn)證。
綜合多物理場(chǎng)耦合的車燈設(shè)計(jì)驗(yàn)證實(shí)例如圖14所示。
展開(kāi) 
導(dǎo)線仿真的相關(guān)專題、標(biāo)簽、搜索
導(dǎo)線仿真的最新內(nèi)容
當(dāng)線圈方式的時(shí)候就需要下面這種方式了
2.第二種為線圈方法：加載電流密度，電流為坐標(biāo)的Y方向，但是在拐彎位置需要設(shè)置局部坐標(biāo)系
這 種方法就不會(huì)出現(xiàn)電流走近路的問(wèn)題， 因?yàn)殡娏髅芏仁谴_定的輸入方式，而且實(shí)際產(chǎn)品中確實(shí)是多跟導(dǎo)線繞制的線圈，每個(gè)橫截面上的電流密度都是均勻的，則計(jì)算的結(jié)果和實(shí)際相符 ，這種方式適合電磁鐵一類的多根導(dǎo)線的線圈類型仿真分析
3.那么問(wèn)題來(lái)了，規(guī)則形狀沒(méi)有問(wèn)題
導(dǎo)讀
很多電氣工程師在高度非線性過(guò)程中隱式分析通常會(huì)有收斂的問(wèn)題，此時(shí)采用顯式分析不失為一種很好的替代方案，如果是使用顯式方法進(jìn)行準(zhǔn)靜態(tài)的分析，還必須要注意到能量的問(wèn)題，確保分析過(guò)程符合準(zhǔn)靜態(tài)的過(guò)程，以下通過(guò)一個(gè)導(dǎo)線壓接的仿真來(lái)演示如何在Abaqus中進(jìn)行準(zhǔn)靜態(tài)分析。
計(jì)算出的防振錘功率特性曲線可以用于防振錘-導(dǎo)線耦合系統(tǒng)仿真計(jì)算，評(píng)估防振方案的效果。
（2）導(dǎo)線頻響分析
采用能量平衡方法計(jì)算導(dǎo)線在沒(méi)有安裝防振錘時(shí)對(duì)于微風(fēng)振動(dòng)的響應(yīng)。
用戶在APP中輸入導(dǎo)線的檔距、導(dǎo)線截面積、導(dǎo)線直徑等相關(guān)參數(shù)，APP即可計(jì)算出導(dǎo)線的頻響曲線。下圖為導(dǎo)線參數(shù)的輸入界面。
導(dǎo)線頻響計(jì)算完畢后，會(huì)輸出導(dǎo)線懸垂線夾出口處的動(dòng)彎曲線，如下圖所示。
圖12 系統(tǒng)功能仿真流程及實(shí)例
為此，建立了整車電路模型仿真能力 （圖12），實(shí)現(xiàn)了對(duì)功能邏輯、潛藏回路、導(dǎo)線載荷的仿真分析，提高了整車
電路設(shè)計(jì)的安全與可靠性，解決了偶發(fā)性功能失效識(shí)別困難的問(wèn)題。
4.
用Maxwell軟件對(duì)兩根通電導(dǎo)線周圍磁場(chǎng)進(jìn)行仿真，用Maxwell2D和Maxwell3D都做了一遍。
Maxwell 3D模塊仿真
1.幾何模型
注意：紅色長(zhǎng)方體形框線為求解域邊界。這里電流邊界與求解域邊界要重合，否則計(jì)算報(bào)錯(cuò)。
2.電流載荷
左右兩個(gè)導(dǎo)線都施加Z方向的10A恒定電流。
