力磁耦合仿真
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時間：2026-01-04
力磁耦合仿真的視頻教程
Workbench電磁多物理場耦合課程之“Maxwell與Mechanical磁結(jié)構(gòu)力、結(jié)構(gòu)振動噪聲耦合工程應(yīng)用”
此課程是Workbench電磁多物理場耦合課程中電磁結(jié)構(gòu)力耦合部分，參加此課程學(xué)習(xí)的前提是掌握了ANSYS Maxwell電磁場的分析應(yīng)用的。 本課程是基于ANSYS 2023版本軟件進行相關(guān)內(nèi)容講解，涉及低頻電磁產(chǎn)品的ANSYS Maxwell電磁場仿真優(yōu)化分析技能的提升，電磁產(chǎn)品的電磁熱、電磁結(jié)構(gòu)力、電磁結(jié)構(gòu)振動噪聲分析，此課程的培訓(xùn)目標(biāo)、培訓(xùn)大綱等信息見下面介紹。
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#292-ANSYS WORKBENCH流固耦合案例-螺桿擠出機(泵)流場/受力仿真手把手教程
WORKBENCH流固耦合案例#292-螺桿（單）擠出機流場和應(yīng)力仿真 案例介紹及基本結(jié)果圖 如圖所示的螺桿（單）擠出機，擠出量可以設(shè)定為800kgh，螺桿轉(zhuǎn)速340rpm，物料密度700kg/m3，粘度1620Pa.s，物料含水率為30%，要模擬此過程中的流場和螺桿應(yīng)力分布。
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力磁耦合仿真的實例教程
本案例模擬了一軟質(zhì)錐形腔體結(jié)構(gòu)，在受到設(shè)計的磁場力的作用下發(fā)生收縮變形的過程，模擬結(jié)果如圖所示：
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徐鴻飛等[6]利用ANSYS有限元軟件研究了腐蝕管道在內(nèi)壓及地磁場作用下空間磁信號的分布規(guī)律，分析了不同提離高度對于管道缺陷磁信號的影響，以及不同缺陷深度下的磁信號分布。楊曉惠等[7]構(gòu)建了考慮力磁耦合效應(yīng)和位錯釘扎效應(yīng)的擴展磁荷模型，研究了多種管道異常狀況引起的弱磁檢測信號變化規(guī)律，同時利用工程檢測實驗驗證了該模型的有效性。何騰蛟等[8]建立了埋地鐵磁管道非接觸磁應(yīng)力信號理論模型，通過自主研制的非接觸掃描磁力計識別出磁異常管段。玄文博等[9]依托Maxwell仿真軟件對X80鋼管道樣板進行靜態(tài)磁化和動態(tài)退磁仿真研究，分析了X80鋼的磁化和退磁現(xiàn)象,獲取了X80鋼的磁化特性曲線。鄭福印等[10]對鐵磁性材料力磁耦合關(guān)系進行數(shù)學(xué)建模，推導(dǎo)出應(yīng)力與材料磁導(dǎo)率的函數(shù)關(guān)系，對管壁切向應(yīng)力信號與管壁表面切向磁場分別進行了測量。翁光遠等[11]針對輸油氣管道應(yīng)力檢測問題，采取了局部磁化技術(shù)和磁通量測量技術(shù)，得出了不同應(yīng)力狀態(tài)下，強磁場中的磁通信號和應(yīng)力的理論模型，并進行了現(xiàn)場實測和應(yīng)用。
這些研究成果加速了磁力學(xué)理論及應(yīng)用的發(fā)展進程，并使得有關(guān)輸油氣管道磁力學(xué)的研究也越來越多，但是由于管道力磁檢測理論與技術(shù)還不夠成熟，需要在這方面開展更深入的研究[12]。
1 應(yīng)力-磁通量耦合模型
輸油氣管道以X80型管線鋼材料為研究對象，在MATLAB中模擬得到地磁場環(huán)境下輸油氣管道的復(fù)雜應(yīng)力與磁化強度之間的關(guān)系，如圖1所示。由圖1可以看出，輸油氣管道受復(fù)雜應(yīng)力作用時，復(fù)雜應(yīng)力逐漸增大，磁化強度先快速增大，到達磁飽和點后，磁化強度逐漸出現(xiàn)退磁現(xiàn)象。
圖1 管道應(yīng)力磁化曲線
在地磁場環(huán)境下，輸油氣管道的復(fù)雜應(yīng)力與相對磁導(dǎo)率的關(guān)系如圖2所示。由圖2可以看出，在地磁場環(huán)境下，相對磁導(dǎo)率隨復(fù)雜應(yīng)力的增加而逐漸增大，基本呈一一對應(yīng)的線性關(guān)系。
展開 仿真教學(xué)
仿真教學(xué)
仿真分析上面兩組磁體的受力情況
1.磁場分布如圖所示，可以看到中間有三個渦，磁場最小，而磁體的邊界位置磁場最大
2.磁鐵的磁力線如果所示，明顯能夠看到中間位置的磁場較大
3.提取受力結(jié)果如圖所示，結(jié)果受力為10000N
4.而采用常規(guī)的5個磁體統(tǒng)一的方向，提取結(jié)果如下圖所示
磁場分布情況
磁力線分布情況
受力結(jié)果數(shù)值
總結(jié)：
海爾貝克陣列對于一側(cè)的磁場有明顯的加強，其受力結(jié)果有明顯的加強，從2908N到10000N，其數(shù)值約增大3倍，所以該方法對于磁懸浮類型的產(chǎn)品有較好的應(yīng)用價值
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力磁耦合仿真的最新內(nèi)容
上一篇講到了神奇的海爾貝克陣列Maxwell 仿真--神奇的海爾貝克陣列-技術(shù)鄰
海爾貝克陣列Halbach array ，目標(biāo)是用最少量的磁體產(chǎn)生最強的磁場。
海爾貝克陣列是一種特殊的永磁體排列方式。它的基本原理是通過巧妙地排列永磁體，使磁場在一側(cè)增強，而在另一側(cè)減弱甚至抵消。通常情況下，永磁體產(chǎn)生的磁場是圍繞磁體分布的，而海爾貝克陣列能夠改變這種磁場分布的常規(guī)狀態(tài)。
仿真教學(xué)
仿真教學(xué)
幾何模型已由SOLIDWORKS建模，材料已在COMSOL中配置。 如下圖所示，幾何模型是一個圓柱形頭螺旋尾的三維結(jié)構(gòu)(材料是柔性橡膠)，以及倆塊NdFeB永磁鐵。其中，倆塊磁鐵緊嵌在圓柱形頭部。
該三維結(jié)構(gòu)置于背景磁場B0中，背景磁場大小和磁感應(yīng)方向均不變。倆個磁體的磁極方向如藍色箭頭所示，由南極指向北極(已在COMSOL中配置)。在背景磁場作用下，倆個磁體受到磁轉(zhuǎn)矩作用
本案例模擬了一軟質(zhì)錐形腔體結(jié)構(gòu)，在受到設(shè)計的磁場力的作用下發(fā)生收縮變形的過程，模擬結(jié)果如圖所示：
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摘 要：選取X80輸油氣管道作為研究對象，建立相應(yīng)的磁力學(xué)模型，通過理論與實驗的方法，研究地磁場環(huán)境下復(fù)雜應(yīng)力-磁通量的變化規(guī)律。首先，通過COMSOL有限元仿真軟件建立了X80管道模型，用Mises應(yīng)力表征輸油氣管道不同內(nèi)壓荷載作用下的應(yīng)力值，設(shè)置地磁場強度為50μT的背景磁場，對輸油氣管道模型施加不同的內(nèi)壓荷載，通過軟件計算分析，得出輸油氣管道壁上磁通量信號的分布情況。然后，通過對地磁場環(huán)境下輸油氣管道應(yīng)力
紐曼模型框架
紐曼模型（Newman model）是用于描述鋰離子電池內(nèi)部電化學(xué)和傳輸過程的一種數(shù)學(xué)模型。該模型以電池的正負極為基礎(chǔ)，通過一組偏微分方程來描述電池內(nèi)部的電流、電壓和鋰離子濃度分布等關(guān)鍵參數(shù)。這個模型的主要目標(biāo)是理解電池的性能和響應(yīng)
對于一般的加熱電路，電阻層分離是常見的主要故障。這是由于熱導(dǎo)致的界面應(yīng)力過 大引起的。電阻層一旦分離，其局部就會過熱，這又加速了電阻層的分離。最后，在 最糟糕的情況下，電路可能會過熱并燒壞。從這一角度而言，研究由于溫差以及電阻 層和基板的不同熱膨脹系數(shù)引起的界面張力也很重要。電阻層的幾何形狀是設(shè)計電路 正常工作的關(guān)鍵參數(shù)。可以通過模擬電路來研究上述所有方面。
本案例基于一加熱電路模型，它由沉積在玻璃板上的電阻層組成
課程背景
眼新能源驅(qū)動電機是新能源汽車行駛中的主要執(zhí)行結(jié)構(gòu)，驅(qū)動電機及其控制系統(tǒng)是新能源汽車的核心部件之一，其驅(qū)動特性決定了汽車行駛的主要性能指標(biāo)，它是電動汽車的重要部件。電動汽車對驅(qū)動電動機主要有起動轉(zhuǎn)矩要大、恒功率區(qū)寬、調(diào)速范圍大、效率要高、能量回收率要高、尺寸要小、可靠性高等要求；同時需要電機要小型化、更安全可靠、更高效，成本要降低。因為永磁同步電動機功率密度大、調(diào)速性能好
背景
眼下電磁和機電設(shè)備設(shè)計工程師們正面臨持續(xù)增長的競爭壓力：產(chǎn)品要小型化、更安全可靠、更高效，成本要降低。長期的實踐證明：通過借用仿真軟件能大幅降低原型機測試和生產(chǎn)成本；ANSYS Maxwell是工業(yè)界領(lǐng)先的電磁仿真軟件，能滿足機電產(chǎn)品工程師的仿真設(shè)計需求，提升高品質(zhì)產(chǎn)品設(shè)計能力。Maxwell已集成到ANSYS先進的仿真平臺Workbench中，Workbench獨特的項目圖形化界面把整個仿真過程緊密結(jié)合在一起
