FEM電磁仿真的案例
電子自動化設計與電磁仿真軟件ADS硬件配置探討202011
這些技術包括：S 參數、A C 分析、諧波平衡、高頻SP I C E 、卷 積 、電 路 包 絡、高 速 通道、K eysight P tolemy 系統數據流、Momentum 三維平面電磁以及全三維有限元電磁場求解器
二．ADS求解算法計算特點
ADS具有創新和行業領先的仿真技術：
?線性頻域模擬器
?諧波平衡非線性頻域模擬器
?X參數發生器模擬器
?電路包絡混合時/頻域非線性仿真器
?瞬態/卷積時域模擬器
?信號完整性通道模擬器
?托勒密(Ptolemy)系統模擬器
?Momentum 3D平面電磁模擬器（MoM）
?有限元全3D電磁模擬器（FEM）
2.1 矩量法（MOMentum）三維平面電磁仿真器
?使用多達 16 個內核的 64 位計算機進行的多線程仿真，容量更大，速度更快
?高級模型編輯器生成定制的參數化電磁場元器件庫，可用于快速仿真和優化
?三維空間的表面電流和平面天線輻射顯示
?儀器尺寸參數與電路和系統元器件的優化
?在圖表中生成類似版圖的元器件，可對電路或系統元器件建立無誤連接
?用戶可選的微波全波或快速射頻準靜態模式電磁仿真
?自適應頻率掃描，能夠自動快速地在整個仿真頻段內找出全部諧振頻率。
展開 如何學好電磁仿真技術？ 附電磁學仿真下載
電和磁是不分家的，有電的地方就有磁，所以電磁技術在電氣設備當中得到了廣泛的應用。
1、電氣設備的絕緣分析是電氣柜的必要仿真之一，換言之，就是在設備當中是否發生閃電（電弧擊穿），那么仿真軟件就可以根據離散化的空間單元來計算電場強度，進而判斷其場強是否大于空氣的擊穿場強，后期進行必要的產品設計更改。這是電磁軟件的電場應用。
2、考慮磁場應用就更多了，高頻的電磁波這里不做考慮，那么低頻的應用包括考慮熱效應的有電磁爐、電磁感應淬火、電氣設備功率損耗、電纜功率損耗等
3、考慮電磁受力的有電磁炮、電磁鐵、斷路器的電磁脫扣器，電氣柜的電動力
4、考慮電磁場效果的的有變壓器、金屬檢測儀器、無線充電技術、磁懸浮等技術
電磁仿真技術學習經驗分享
以上講了電磁的常規應用，下面我說一下個人的對于電磁仿真技術的學習經驗。供大家參考，有興趣的可以深入研究
1、話說干一行愛一行，首先你得喜歡仿真分析這門玄學。更要對其充滿好奇心，要多想想你能從中得到什么，沒有興趣，那么就果斷放棄吧，此處不開花，總有你綻放的地方
2、有了興趣那么你就要開始深入研究。如果你對《周易的》乾坤八卦不了解（乾代表天，坤代表地，巽（xùn）代表風，震代表雷，坎代表水，離代表火，艮（gèn）代表山，兌代表澤），那么你對五行-金、木、水、火、土，至少要有個概念，換言之，你對Maxwell方程組不了解，那么對其衍生的電磁學知識有個初步的感性認識，其理論知識至少要達到一定高度（初中物理中的電磁知識即可）。
原理其實很簡單，結合個人經驗，你需要知道三點知識即可
（1）明白無論直流還是交流，只要有電流就會產生磁場，了解其磁場方向（右手定則），方向看看指南針即可
（2）明白電流在磁場中受力方向（左手定則）。
展開 AMESim電磁閥仿真詳解：一種深低溫電磁閥試驗系統設計與仿真
基金項目：國家自然科學基金——聯合基金項目（U1937602）
摘 要：
為實現某低溫運載火箭三子級冷氦增壓系統液氫溫區閥門性能考核，采用AMESim建立系統仿真模型，仿真分析被測冷氦增壓電磁閥不同工作模式，得出兩臺200W@20K斯特林制冷機、兩臺70L高壓低溫換熱貯罐、按照箭上落壓、等間隔開啟/關閉工作模式的設計方案，以最小貯箱容積和最短換熱時間實現冷氦電磁閥液氫溫區性能試驗。
電磁爐加熱過程電磁-熱耦合仿真
圖6 電磁熱耦合載荷傳遞量類型圖
04
仿真結果
電磁場計算結果
INTESIM計算得到線圈的電流密度如圖7所示。
圖7 線圈的電流密度
INTESIM計算得到鍋體底部的渦流密度如圖8所示。
圖8 鍋底的渦流密度
電磁爐的鍋體底部熱損耗如圖9所示。
圖9 鍋體底部熱損耗
熱場計算結果
查看整體的溫度分布如圖10所示。
圖10 整體的溫度分布
查看鍋體底部的溫度分布如圖11所示。
圖11 鍋體底部的溫度分布
查看陶瓷的溫度分布如圖12所示。
圖12 托盤的溫度分布
05
總結
本案例使用INTESIM軟件，基于渦流場分析、熱場分析和非匹配網格映射插值等功能，實現了電磁-熱耦合分析求解。仿真計算得到的熱損耗和溫度結果與對標軟件結果基本吻合。本案例驗證了INTESIM多物理場仿真模塊中的電磁-熱耦合仿真功能，對渦流場分析和熱場分析及耦合仿真進行應用驗證，能夠為廣大用戶在電器領域中的電磁場、熱場耦合仿真應用提供可行方案。
文章來源: 英特仿真INTESIM
展開 
電磁閥設計與仿真（電磁部分）專題培訓
1
培訓信息
Training Information
課程名稱
電磁閥設計與仿真（電磁部分）專題培訓
開課時間
6 月 29 日~30 日
課程費用
5000 /人
授課講師
Infolytica軟件在電磁閥電磁仿真中的解決方案
電磁閥利用通電線圈激磁產生電磁力驅動閥芯運動以開啟和關閉閥門結構緊湊、尺寸小、重量輕、密封良好、維修簡便、可靠性高是自動控制領域的重要部件。但是電磁閥的電磁設計目前往往還停留在基于磁路的方式、憑經驗公式或模仿國外同類產品產品性能靠估算和事后測試。 比例電磁鐵作為電液比例閥的關鍵部件是電液比例閥應用最多的電—機械轉換器其功能是將輸入的電流信號轉換成力或位移信號輸出其軸向推力與線圈電流成正比且在有效行程范圍內保持恒定。由于影響比例電磁鐵性能特性的結構參數較多傳統設計一般采用磁路法對各個結構參數作用評估往往不夠具體和準確需要采用電磁有限元方法進行準確計算。
Infolytica軟件在電磁閥電磁仿真中的解決方案.pdf
展開 電磁閥“電磁-溫度-流體-應力”多物理域耦合仿真分析
電磁閥額定電壓為27V DC，額定工作壓力為10MPa，線圈匝數為2500匝，線圈電阻為55Ω。
電磁閥零件名稱及材料
多物理場耦合計算分析流程
ANSYS把各物理域軟件集成到同一個平臺Workbench下，各模塊之間無縫實現數據共享和傳輸，相互之間還能迭代，使仿真模型最大限度接近物理實際模型。該電磁閥模型采用ANSYS Maxwell電磁場分析計算線圈繞組的生熱，計算得到的結果導入ANSYS Mechanical的熱分析模塊計算電磁閥的溫度分布，再將計算的結果導入ANSYS Mechanical結構分析模塊進行熱應力分析。同樣采用ANSYS Fluent計算電磁閥噴油燃料的流場分布，包括壓力，速度分布等。并可將壓力分布和噴油燃料和電磁閥結構的之間的換熱系數導入ANSYS Mechanical作為邊界條件進行電磁閥的結構力學分析。另外，ANSYS Fluent計算的壓力結果作為載荷邊界條件加入了在Maxwell的計算。
整個分析過程在ANSYS Workbench平臺下的流程如下：
Workbench多物理場耦合仿真流程
根據提供的電磁閥模型stp格式的CAD文件，直接輸入到workbench平臺下的MAXWELL 3D中，對其各部分部件分配材料，如下圖：
因為該電磁閥是直流電源供電，所以沒有渦流損耗和磁滯損耗，主要是線圈通電的銅損，仿真結果如下圖，從圖中可以看出，電磁閥的損耗主要集中在線圈上，與理論推導一致。
所以重點考察線圈繞組上的損耗，輸入ANSYS Mechanical, 考察系統溫升。如下圖
線圈繞組焦耳損耗分布
Maxwell計算線圈生熱導入Mechanical
然后進行流體分析計算。
展開 探秘電磁奧義 | CST電磁場仿真在智能汽車設計中的應用
為什么智能汽車行業比以往更需要需要電磁仿真？
智能汽車中的高級駕駛輔助系統利用攝像頭、激光雷達等各種技術來確保安全舒適的駕駛體驗，各類傳感器更是未來實現自動駕駛的基石。在這些技術中，雷達在探測和跟蹤物體方面發揮著至關重要的作用。
當集成到車輛中時，雷達的性能會受到車身及其附近其他部件的影響，包括保險杠、底盤和電纜等。保險杠的材料、形狀和厚度以及周圍的散射部件傳感器對雷達的性能影響很大。
在這種需求下，CST電磁和多物理場仿真是不可或缺的。在虛擬環境中驗證汽車雷達設計。研究各類傳感器集成到車輛中時的性能影響，在實際原型準備好之前模擬現實條件進行仿真分析，有助于在產品開發階段盡早納入設計變更并節省成本。
在下圖我們可以簡單對比仿真是如何為企業節約時間和成本的：
CST能做到什么？
對于智能汽車的天線和傳感器組件優化，達索CST（電磁和多物理場仿真軟件）工作室套裝，能夠對天線元件的輻射特性進行仿真，減少實驗室中的測試，可以輕松實現以下兩個方面的仿真：
1、在多層射頻板上設計饋電結構和輻射元件的布局。
2、建立匹配的天線罩，同時瀏覽復雜的綜合傳感器模型，其中包括射頻板、天線罩、封裝、數據連接器、外殼和其他組件。
CST 中的時域 – FIT 技術是一種功能強大且多功能的求解器，可以在單次運行中進行高精度模擬，因此可以非常有效地解決傳感器開發中的上述挑戰。
CST仿真驗證汽車保險杠對雷達的影響
因為雷達和其他傳感器常被安裝在汽車的保險杠中，傳感器和保險杠之間存在的干擾也是重點仿真對象。保險杠具有復雜的多層結構，以塑料、金屬構成的基礎層上噴涂有底漆。
展開 電磁閥“電磁-溫度-流體-應力”多物理域耦合仿真分析
電磁閥零件名稱及材料
多物理場耦合計算分析流程
ANSYS把各物理域軟件集成到同一個平臺Workbench下，各模塊之間無縫實現數據共享和傳輸，相互之間還能迭代，使仿真模型最大限度接近物理實際模型。該電磁閥模型采用ANSYS Maxwell電磁場分析計算線圈繞組的生熱，計算得到的結果導入ANSYS Mechanical的熱分析模塊計算電磁閥的溫度分布，再將計算的結果導入ANSYS Mechanical結構分析模塊進行熱應力分析。同樣采用ANSYS Fluent計算電磁閥噴油燃料的流場分布，包括壓力，速度分布等。并可將壓力分布和噴油燃料和電磁閥結構的之間的換熱系數導入ANSYS Mechanical作為邊界條件進行電磁閥的結構力學分析。另外，ANSYS Fluent計算的壓力結果作為載荷邊界條件加入了在Maxwell的計算。
整個分析過程在ANSYS Workbench平臺下的流程如下：
Workbench多物理場耦合仿真流程
根據提供的電磁閥模型stp格式的CAD文件，直接輸入到workbench平臺下的MAXWELL 3D中，對其各部分部件分配材料，如下圖：
因為該電磁閥是直流電源供電，所以沒有渦流損耗和磁滯損耗，主要是線圈通電的銅損，仿真結果如下圖，從圖中可以看出，電磁閥的損耗主要集中在線圈上，與理論推導一致。
所以重點考察線圈繞組上的損耗，輸入ANSYS Mechanical, 考察系統溫升。如下圖
線圈繞組焦耳損耗分布
Maxwell計算線圈生熱導入Mechanical
然后進行流體分析計算。本案例中的原始CAD模型只包含了固體區域，比如活門，彈簧，銜鐵，墊圈，頂桿等，做CFD仿真分析需要事先將流體域（通流域）抽出來，并設定相應的邊界條件。
展開 非晶含能破片沖擊釋能溫度變化釋能仿真/LS-DYNA/FEM-SPH-熱力耦合 ￥180
目前含能破片有多種，研究較為廣泛是 金屬聚合物類破片（Al/PTFE，論文仿真國外實例：《Characterization and Modeling Methodology of Polytetrafluoroethylene Based Reactive Materials for the Development of Parametric Models》）、 金屬間化合物類（如Al/Ni）、 非晶破片和 髙熵破片等。關于非晶破片沖擊釋能的研究較少，因此簡單介紹非晶破片沖擊釋能溫度變化原理，理解仿真思路。
初始正文
仿真模擬破片為鋯基非晶破片，與金屬聚合物類破片釋能的反應原理不同，非晶破片主要由高溫的碎片與空氣發生金屬氧化反應釋放能量，無氣態產物生產，其超壓毀傷主要來自空氣吸熱膨脹導致。
一般評價測量含能破片沖擊釋能的方法為VCC（Vented Chamber Calorimetry）法，裝置如圖1，主要利用準靜態超壓峰值評價含能破片沖擊釋能大小，帖子作者認為該法適合用于生成氣體較多的破片如Al/PTFE。
圖1 VCC準靜態腔室量熱法
而非晶破片的超壓毀傷直接受高溫影響，利用溫度峰值評估非晶破片沖擊釋能更有說服力。借鑒VCC法，利用熱電偶替換壓力傳感器，測量容器內溫度。以此衡量非晶含能破片(生產氣體較少近乎無)的毀傷能力。改進測試裝置如圖2所示，裝置尺寸如圖3所示。
圖2 沖擊釋能測溫
圖3 容器尺寸
試驗結果：在相同時間內，靠近壁面的溫度較低，而空腔溫度較高，說明短時間內碎片向壁面傳熱較少可以認為絕熱。數據來源：論文《非晶合金沖擊釋能的溫度表征研究》
展開 仿真案例｜三維電磁仿真的整合封裝和PCB電路板仿真
翻譯：上海安世亞太
前言
多年來，設計人員一直在仿真中考慮封裝寄生效應package parasitics 的影響，從使用簡單的一階模型（如理想電感+電阻）到更復雜的spice梯形網絡，最后到使用三維電磁仿真器充分提取封裝的s參數。對于封裝加PCB通道，目前最常用的方法是將封裝和電路板作為s參數或寬帶SPICE模型獨立地提取出來，并在電路仿真器中結合這兩種模型。但由于工作頻率高、信號速度快、集成器件復雜等因素，這種方法的局限性越來越大。
封裝與PCB（或封裝與電路）之間的耦合對性能有著不可忽視的影響。實現復雜封裝和PCB，或封裝和電路的仿真有幾個挑戰:電磁求解器的容量和精度，自動化，易用性，可接受的仿真時間。
PCB和封裝設計人員深知在更高層次的系統仿真中，提取其精確的設計模型是多么重要。采用三維全波電磁仿真和自動自適應網格劃分方案，可提供提取全波s參數模型所需的精度水平。然而，設計人員在嘗試使用三維電磁仿真來解決復雜的設計時面臨著一些挑戰，如圖1所示。電路板和封裝器件通常采用電子設計自動化（EDA）工具進行設計，需要引入到三維電磁仿真工具中。這些設計包括多個介質層、電源和接地層、信號層、大量過孔（與焊盤定義相關）和鍵合線。
第一個挑戰是從EDA工具中導入數據庫，但不包括應用于設計的手動修改，但要保留跟蹤、焊盤、焊線、網絡和引腳的數據庫信息。導入幾何體后，其他仿真模擬設置（例如，端口定義）需要易于使用，避免耗時的工程工作，并為非專業用戶提供可訪問性。最后，三維電磁仿真工具需要強大的網格、求解器和高性能計算功能，以將仿真時間縮短到可接受的水平，同時提供準確度。本文詳細介紹了一種用ANSYS?HFSS?3D Layout進行整合了封裝和PCB電路板的三維電磁仿真的新流程。
圖1.
展開 
SPH-FEM 彈丸侵徹靶板的仿真（DYNA）
SPH法允許存在材料界面，可以簡單而精確的實現復雜的本構模型，已成功在水下爆炸仿真模擬、超高速碰撞等材料動態響應的數值模擬領域，可以模擬連續體結構的解體、破碎、固體層的斷裂和脆性破壞等。
1、首先建立如下圖所示的模型。
2、賦予材料，插入材料命令即可
3、刪除掉wb中接觸，需要在prepost中定義。
4、劃分網格如下圖所示，（sph中的部分節點需要與FEM中的對齊）
5、設置邊界條件和初始條件。設定FEM-SPH界面的segment，設置周圍為固定邊界。
6、用prepost打開K文件
7、將FEM網格變為SPH網格。
8、完成SPH網格的建立，刪除掉元Part。
9、設置set_node，用于定義接觸.
10、設置SPH的對稱面。
11、設置接觸為Eroding_nodes_to_surface
12、設置固粘接觸。
13、設置Section為sph，并在part中應用。
14、設置全局對稱。
15，就可以點擊計算。
展開 Altair 電磁仿真技術盛會：探索人工智能與仿真技術的創新融合
電磁仿真技術與人工智能（AI） 正在以驚人的速度推動著數字化研發的新趨勢！
2023年7月7日，Altair 將在西安舉辦電磁仿真技術大會，屆時我們將深入探討最前沿的技術亮點，聚焦熱門話題，并與行業領軍者一同探索電磁仿真技術與 AI 相結合的最新進展，共同加速數字化研發的步伐！
無論您是從事電磁領域的專業人士，還是對該領域充滿好奇的科技愛好者，這是一場不容錯過的電磁行業盛宴！
點擊鏈接報名：https://uao.so/8128e9be
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大會亮點議題 行業技術與創新趨勢的融合
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數據分析與AI驅動的電磁仿真
在大會主會場圓桌討論中，行業專家們將講在現場共同探討數據分析和人工智能在電磁仿真中的應用：如何通過將大數據和智能算法引入仿真過程，快速分析、優化和預測電磁現象，從而加速研發周期，提高產品質量，實現更高效的數字化創新。
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創新趨勢與案例分享
分享最新的創新趨勢和成功案例，涵蓋電磁仿真與AI在多個領域的應用。
展開 有限元法（FEM） 附有限元仿真實踐原理下載
下載地址：有限元仿真實踐原理
CST電磁場仿真軟件介紹 衡祖仿真
CST (Computer Simulation Technology) 是一種廣泛應用于電磁場仿真中的軟件工具。它能夠模擬各種電磁現象，包括微波傳輸、射頻和毫米波技術、光學系統和電子裝置等。
CST電磁場仿真軟件的優點之一在于其用戶友好的界面，它通過圖形化界面支持簡單易用的操作模式，使得用戶可以快速進行仿真分析。此外，CST 還有許多強大的功能，比如自適應網格技術，能夠按需創建更精細的網格，從而提高仿真精度。
CST電磁場仿真軟件在電子、通信和其他行業領域都有著廣泛的應用。在無線通訊領域，CST 能夠模擬天線和微波器件，預測其性能和行為。在電子制造領域，CST 可以模擬印刷電路板（PCB）和芯片技術，優化其設計和生產流程。此外，CST 在醫療和生物技術方面也有著重要的應用，例如模擬人體組織對高頻電磁輻射的反應。
對于任何使用 CST 進行仿真的用戶而言，精確的模型建立是非常重要的。一個好的模型能夠準確地反映真實物理現象，并最終產生高質量的仿真結果。同時，建模過程中的誤差和不精確性也可能會導致錯誤的結果，因此，正確、徹底地檢查每個模型以及其相關參數都非常重要。
總之，CST 是一個強大的電磁場仿真軟件工具，擁有廣泛的應用場景和豐富的功能，而且易于學習和使用。對于需要進行電磁場仿真分析的行業領域來說，CST仿真軟件是一個不可或缺的工具。
展開 