磁-力耦合仿真
關注創建者：匿名 創建時間：2026-01-05
磁-力耦合仿真的視頻教程
Workbench電磁多物理場耦合課程之“Maxwell與Mechanical磁結構力、結構振動噪聲耦合工程應用”
此課程是Workbench電磁多物理場耦合課程中電磁結構力耦合部分，參加此課程學習的前提是掌握了ANSYS Maxwell電磁場的分析應用的。 本課程是基于ANSYS 2023版本軟件進行相關內容講解，涉及低頻電磁產品的ANSYS Maxwell電磁場仿真優化分析技能的提升，電磁產品的電磁熱、電磁結構力、電磁結構振動噪聲分析，此課程的培訓目標、培訓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）擠出機流場和應力仿真 案例介紹及基本結果圖 如圖所示的螺桿（單）擠出機，擠出量可以設定為800kgh，螺桿轉速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力分布。
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磁-力耦合仿真的實例教程
結構磁-力耦合數值仿真 ￥1500
本案例模擬了一軟質錐形腔體結構，在受到設計的磁場力的作用下發生收縮變形的過程，模擬結果如圖所示：
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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壓及地磁場作用下空間磁信號的分布規律，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]構建了考慮力磁耦合效應和位錯釘扎效應的擴展磁荷模型，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磁化和動態退磁仿真研究，分析了X80鋼的磁化和退磁現象,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系進行數學建模，推導出應力與材料磁導率的函數關系，對管壁切向應力信號與管壁表面切向磁場分別進行了測量。翁光遠等[11]針對輸油氣管道應力檢測問題，采取了局部磁化技術和磁通量測量技術，得出了不同應力狀態下，強磁場中的磁通信號和應力的理論模型，并進行了現場實測和應用。
這些研究成果加速了磁力學理論及應用的發展進程，并使得有關輸油氣管道磁力學的研究也越來越多，但是由于管道力磁檢測理論與技術還不夠成熟，需要在這方面開展更深入的研究[12]。
1 應力-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境下輸油氣管道的復雜應力與磁化強度之間的關系，如圖1所示。由圖1可以看出，輸油氣管道受復雜應力作用時，復雜應力逐漸增大，磁化強度先快速增大，到達磁飽和點后，磁化強度逐漸出現退磁現象。
圖1 管道應力磁化曲線
在地磁場環境下，輸油氣管道的復雜應力與相對磁導率的關系如圖2所示。由圖2可以看出，在地磁場環境下，相對磁導率隨復雜應力的增加而逐漸增大，基本呈一一對應的線性關系。
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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.提取受力結果如圖所示，結果受力為10000N
4.而采用常規的5個磁體統一的方向，提取結果如下圖所示
磁場分布情況
磁力線分布情況
受力結果數值
總結：
海爾貝克陣列對于一側的磁場有明顯的加強，其受力結果有明顯的加強，從2908N到10000N，其數值約增大3倍，所以該方法對于磁懸浮類型的產品有較好的應用價值
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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-技術鄰
海爾貝克陣列Halbach array ，目標是用最少量的磁體產生最強的磁場。
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，使磁場在一側增強，而在另一側減弱甚至抵消。通常情況下，永磁體產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狀態。
仿真教學
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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構(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。
該三維結構置于背景磁場B0中，背景磁場大小和磁感應方向均不變。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，倆個磁體受到磁轉矩作用
本案例模擬了一軟質錐形腔體結構，在受到設計的磁場力的作用下發生收縮變形的過程，模擬結果如圖所示：
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摘 要：選取X80輸油氣管道作為研究對象，建立相應的磁力學模型，通過理論與實驗的方法，研究地磁場環境下復雜應力-磁通量的變化規律。首先，通過COMSOL有限元仿真軟件建立了X80管道模型，用Mises應力表征輸油氣管道不同內壓荷載作用下的應力值，設置地磁場強度為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，通過對地磁場環境下輸油氣管道應力
紐曼模型框架
紐曼模型（Newman model）是用于描述鋰離子電池內部電化學和傳輸過程的一種數學模型。該模型以電池的正負極為基礎，通過一組偏微分方程來描述電池內部的電流、電壓和鋰離子濃度分布等關鍵參數。這個模型的主要目標是理解電池的性能和響應
對于一般的加熱電路，電阻層分離是常見的主要故障。這是由于熱導致的界面應力過 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引起的界面張力也很重要。電阻層的幾何形狀是設計電路 正常工作的關鍵參數。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
眼新能源驅動電機是新能源汽車行駛中的主要執行結構，驅動電機及其控制系統是新能源汽車的核心部件之一，其驅動特性決定了汽車行駛的主要性能指標，它是電動汽車的重要部件。電動汽車對驅動電動機主要有起動轉矩要大、恒功率區寬、調速范圍大、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、調速性能好
背景
眼下電磁和機電設備設計工程師們正面臨持續增長的競爭壓力：產品要小型化、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成本；ANSYS Maxwell是工業界領先的電磁仿真軟件，能滿足機電產品工程師的仿真設計需求，提升高品質產品設計能力。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合在一起
