ansys霍爾效應的案例
基于ANSYS的霍爾效應的仿真分析 ￥288
基于ANSYS的霍爾效應的仿真分析
作者：大龍貓 fwz0703@163.com
霍爾效應是電磁效應的一種，這種效應在傳感器中得到了廣泛的應用，目前主要用于測量磁場強度。霍爾效應是導電材料中的電流與磁場的相互作用，而產生電動勢的一種效應。
這個導電材料通常是半導體材料，將半導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：
當該導體處于磁場中，電荷就會在洛倫茲力的作用下，其路徑發生偏移，電荷偏移之后形成電場，那么在兩側就會形成電壓，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為帶電粒子數量，B磁感應強度，V粒子速度
達到平衡后，
取 Rh=1/ne
為霍爾系數，是跟霍爾材料有關的一個系數，就得到霍爾效應的核心公式：
可以看到電壓是正比于磁場強度，所以，當傳感器形狀確定以后，其通電電流確定后，那么磁場越強，其感應電壓越大，所以霍爾效應傳感器能夠應用到磁場測量中。
那么ANSYS中我們可以仿真這個現象嗎？當然可以，萬能的ANSYS可以計算這個現象，下面簡單描述其流程。
1.首先建立模型，模型如圖所示，這種結構主要是為了仿真需要，因為一側通電，產生電流，另一側是測試電壓，通過提取結果數據來獲取，側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線來連接半導體。
展開 霍爾效應傳感器設計的技巧
作為汽車產業的一個組成部分，霍爾效應傳感器用于在諸如底盤、安全、車身、保障及動力傳動等極其廣泛的一系列應用中檢測端位置或測量線性或角運動。目前，主導汽車行業研發討論的一個重要話題是功能安全。功能安全影響到所有應用系統組件的設計和功能設置，包括霍爾傳感器。
由于霍爾傳感器的非接觸式測量原理和高可靠性，在許多應用中，用霍爾傳感器實現的感知方案成為了首選。
例如，由于霍爾傳感器對環境條件（如灰塵、濕度和振動）的不敏感性，即使在十分苛刻環境溫度條件下（-40℃至150℃），其測量結果的一致性仍然很好，再加上其不受使用時間和使用次數，而影響測量精度的高品質等特性，霍爾效應傳感器正逐步取代機械開關。
為了實現不斷發展的安全和可靠性特性，開關閾值的最高精度成為了霍爾開關規范的基本參數。
在由一個磁信號通過開關閾值觸發的實際開關操作中，其動作會受開關延遲、采樣抖動和噪聲閾值等各因素的影響。上述這些因素都是不希望的，一個理想的開關應在瞬間做出反應，但由于霍爾IC的內部信號處理，它們無法完全避免。
為了獲得最佳開關性能， Micronas公司的霍爾效應開關系列的最新產品（HAL 15xy）內的信號處理對此進行了專門設計，以增強對這些負面影響的抑制能力。
本文分析了信號路徑設計是如何影響輸出信號的抖動性能的，并介紹了解決這一問題所采取的不同設計方法。
霍爾開關的信號路徑
霍爾開關的簡化信號路徑包括幾個基本組件，如圖1所描述：
圖1：簡化的霍爾開關信號路徑。
該集成霍爾傳感器將磁通密度轉換成電信號，可選的低通濾波器限制了信號帶寬，采樣或無采樣比較器判定該信號是高于還是低于當前的作用閾值。
每次被采樣時鐘觸發時，被采樣的比較器都做出新決策；而未被采樣的比較器無需觸發持續運行。
展開 Ansys Zemax | 量化眩光效應(Veiling Glare)
我們可以看到現在的高光線密度區域的尺寸和形狀還與原始點列圖完全相同（我們在原始點列圖內忽略了散射效應），但散射效應仍將一些光照射在這個小點上，從而使理想的純黑背景（無光線到達）變為具有光線分布的背景。這反過來降低了系統的對比度，從而降低了 MTF。
注意：在我們的模型中添加散射對中心點列圖的形狀或大小沒有任何影響，散射效應只將一些光線從光斑中心位置移開。
因為離軸視場光束散射的光線離中心光斑更遠，所以在中心點列圖附近的背景強度比軸上視場光束弱。因此，我們可以期望離軸視場比軸上視場有更好的對比度和更高的MTF。這符合 OpticStudio 在包含散射時的 MTF 曲線所示。
?
請注意，還有兩個其他的分析特性允許您“散射光線”：幾何圖像分析和幾何圈入能量，這兩個功能也可以檢查散射的效果。
展開 在ANSYS中用表面效應單元加任意方向的荷載
用表面效應單元加任意方向的荷載
finish
/PREP7
et,1,45 !定義實體單元solid45
et,2,154 !定義三維表面效應單元
KEYOPT,2,2,0 !指定表面效應單元的K2=0，所加荷載與單元坐標系方向相同
KEYOPT,2,4,1 !指定表面效應單元的K4=0，去掉邊中點，成為四結點表面單元
block,-5,5,-5,5,0,5 !建實體模型
mp,dens,1,2000
mp,ex,1,10e9
mp,prxy,1,0.2
asel,s,loc,z,5.0,5.0 !選中實體上表面
AATT, 1, , 2, 0, !指定實體上表面用154號單元
MSHAPE,0,2D
MSHKEY,1
esize,,5
amesh,all !對上表面劃分網格
allsel,all
VATT, 1, , 1, 0 !指定實體用45號單元
MSHAPE,0,3D
MSHKEY,1
vmesh,all
/PSYMB,ESYS,1 !顯示單元坐標系
esel,s,type,,2 !選中實體上表面的表面效應單元以方便加荷載
sfe,all,1,pres,,50 !在面內加Z向荷載，大小為50，荷載方向可通過值的正負控制
sfe,all,2,pres,,100 !在面內加X向荷載，大小為100
sfe,all,3,pres,,150 !在面內加Y向荷載，大小為150
/psf,pres,,2,0,1 !以箭頭方式顯示所加荷載
!
展開 
ANSYS分析 vs 理論解 | 矩形截面梁的扭轉效應
導讀：矩形截面梁的切應力和扭轉角用ANSYS怎么計算呢？與解析解吻合嗎？
一、模型演示
本試驗演示了非圓形截面構件在扭矩作用下的扭轉效應。
取一根由海綿制成的矩形截面梁，在縱向畫出每個面的中心線，代表梁的中性層。再沿梁長度方向等間隔地畫出一系列垂直線，代表梁的不同橫截面。用塑料框架固定海綿梁的一端，對另一端施加扭轉。可以觀察到：
(1)代表梁橫截面的線不再保持平直。
(2)代表中性層的水平中心線與垂直線之間的夾角不再保持90°。
素材來源：
那么，矩形截面梁的切應力和扭轉角用ANSYS怎么計算呢？與解析解吻合嗎？
二、問題描述
矩形截面桿件的h= b = 20 mm，扭矩T= 200 N.m，剪切模量G = 80 GPa。計算矩形截面梁的切應力和扭轉角。
問題分析：只受扭轉，用梁單元BEAM188建模分析。梁單元的單元屬性有單元類型、截面屬性和材料屬性。設置材料屬性一般輸入彈性模量和泊松比，計算前需將剪切模量G轉換成彈性模量E，E =2G(1+u)。設泊松比u = 0.3，彈性模量E= 208 GPa。單位制mm、N和MPa。矩形截面桿件長度取80mm。
三、計算結果
經過ANSYS建模計算，以下是矩形截面梁的切應力和扭轉角的計算結果。由此可見，當梁的橫截面的份數多一些，更接近解析解。份數越多，ANSYS數值解趨于穩定。
(1)計算結果列表
Nb和Nh是ANSYS中橫截面的份數，默認是2份。
(2)扭轉角云圖
①Nb=Nh=2
②Nb=Nh=16
(2)切應力云圖
①Nb=Nh=2
②Nb=Nh=16
四、理論計算
參考教材：劉鴻文. 材料力學 I (第5版) [M]. 北京: 高等教育出版社, 2011: 91-93.
展開 AnsysWB摩擦效應-木樁堆疊的模擬 ￥10
本案例在展示摩擦力的影響。對木料堆在重力載荷下的運動進行了建模。首先進行了木料之間無摩擦接觸的模擬，然后通過改變接觸為有摩擦的方式重復模擬。增加足夠大的摩擦力有助于木料堆保持整體性。模擬采用顯式動力學分析，并假設木料為剛性體，因為它們的應變不是本次模擬關注的重點.
Ansys | 基于熱效應的形狀記憶合金脊柱間隔器仿真分析
形狀記憶合金（SMA）能夠在發生大變形后不產生殘余應變（偽彈性），并且可以通過溫度變化從大變形中恢復（形狀記憶效應）。偽彈性和形狀記憶效應使其特別適用于航空航天、生物醫學和結構工程等領域。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
熟悉形狀記憶合金
理解考慮熱效應的形狀記憶合金建模流程
建模步驟
1. 在 ANSYS Workbench 中創建靜力結構系統。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，僅創建1/4 模型。在ANSYS Mechanical 中對幾何體進行網格劃分。
圖 1. 四分之一間隔器幾何模型示意圖
3、定義分析設置和邊界條件。共創建六個分析步。
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，大部分形狀恢復發生在此步中。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力云圖如圖3所示。
圖 3.
展開 【Ansys線上直播回看】先進芯片設計中熱效應的可靠性分析
『點擊觀看直播回放』
在先進工藝下，隨著芯片規模與功耗密度的提高，考慮熱效應的可靠性分析成為了Sign-off標準的一環。Ansys通過先進的熱模型提供芯片，封裝和系統聯合的熱分析方案，Ansys已經與各大主流Foundry合作，在熱分析領域處于行業領先地位。
此次網絡直播吸引了眾多觀眾在線觀看，在會后我們也陸續收到在線觀眾以及其他用戶前來詢問，在此附上本場網絡直播錄播內容，供大家回看學習。
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立即提交作品參加Ansys“仿真的藝術”圖片作品大賽
為紀念公司成立50周年，Ansys于近期推出全新“仿真的藝術”圖片作品大賽，讓您有機會充分發揮自身超強的建模能力，開展巧奪天工的設計，并展示您精彩的作品。歡迎提交采用Ansys仿真解決方案制作的設計作品，可選擇的參賽仿真設計主題有16類，涵蓋主要物理領域和新興技術。
『或點擊此處進入報名通道』
展開 Ansys RaptorH憑2.5D/3D集成電路和系統領域抗電磁效應獲三星Foundry認證
Ansys與三星的深入合作將加速AI、高性能計算和5G半導體設計的2.5D/3D IC驗證
Ansys? RaptorH?電磁（EM）仿真解決方案已通過三星Foundry的認證，該解決方案用于研發高級片上系統（SoC）和2.5維/三維集成電路（2.5D/3D-IC）。此次認證使得Ansys能夠幫助三星設計人員及三星Foundry客戶在采用三星新的簽核流程時更準確地分析并降低電磁效應帶來的風險，從而大幅加速先進人工智能（AI）、高性能計算（HPC）以及5G半導體設計的發展。
三星的一系列高級納米硅和2.5D/3D-IC技術需要一種驗證電磁干擾的簽核方法，避免其影響到復雜的多芯片裝配體，而傳統工具在設計上難以滿足這一要求。工程師需要高容量電磁分析工具來準確建模超大型SoC和2.5D/3D裝配體的信號完整性，這些裝配體能以極高的數據速率處理信號。2.5D/3D-IC中信號之間難以量化的相互作用是關鍵故障點，限制了新技術的推廣。
將Ansys? HFSS?的高保真度高頻電磁求解器與Ansys? RaptorX?的高速魯棒性架構結合之后，RaptorH高度集成的分析解決方案有助于三星設計師對電磁現象建模，提高其2.5D/3D芯片裝配體中的頻率，同時確保寄生效應不會影響系統。這將推動這些新型封裝技術更快地進入主流生產，并大幅降低風險。
展開 技術鄰周報Q7：Ansys/離散元/ABAQUS/LS-Prepost/接觸問題/LS-DYNA/FEM-SPH/APDL
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1、基于Ansys的霍爾效應的仿真分析
作者：大龍貓??
鏈接：https://www.yqgqt.org.cn/content/post/1806094
霍爾效應是電磁效應的一種，這種效應在傳感器中得到了廣泛的應用，目前主要用于測量磁場強度。霍爾效應是導電材料中的電流與磁場的相互作用，而產生電動勢的一種效應。
2、離散單元法——非連續介質模擬的有效手段
作者：CELab-001
鏈接：https://www.yqgqt.org.cn/content/post/1806306
巖土，經受長期的地質構造作用，在一定的地質環境中形成一定的結構，顯現出寬廣和多變的材料響應范圍。與一般的工程材料相比，它顯現出結構上的不連續性、不均勻性和各向異性，且在物理力學性質上存在非線性。巖土材料的這些特性促使了許多數值模擬方法的發展以研究它的力學行為，如有限差分法、有限單元法和離散單元法。能夠模擬連續和非連續材料各力學行為的數值模擬工具已成為了研究者們追求的目標。
3、全球最大吊車4000噸履帶吊淤泥固化處理站位區域安全性探究
作者：
楊_9693
鏈接：https://www.yqgqt.org.cn/content/post/1806401
某煉化公司因擴建，需要吊裝重量達2100噸煉化塔。XGC88000型4000噸履帶吊為全球最大履帶吊，吊車站需承擔吊車加煉化塔總重量達7900噸，（吊車自重5800噸）。吊車站位區域地質為淤泥，風險很大。吊裝界從未使用過固化土處理淤泥地質，有斷裂風險。
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