電磁有限元的案例
電機電磁場CAE有限元分析探討
就從電機電磁場分布區域來看，也有氣隙磁場、端部磁場、鐵心磁場、電樞導線渦流場等；從理論上講，用數值方法可以解決上述問題，但實際工程應用中，即使是基本的二維穩態電機電磁場問題，電機設計者也較少從場的觀點出發，采用有限元或其它數值法進行求解，究其原因，除客觀條件限制外，主觀上仍有兩方面：其一是要用有限元或其它數值法求解電機電磁場問題，則設計者本身至少要精通該數值方法的理論及過程、相應的計算機程序語言及數據結構、輸入數據文件的建立，有時還要進行必要的程序修改、編譯等；其二，設計者在數值計算前，由于數據前處理過程單調、數據量浩繁，其工作量約占整個有限元分析工作量的80%，因此，電機電磁場數值計算的工程應用研究已經提到較重要的位置，即如何從電機設計者角度出發，將較成熟的求解電機電磁場的數值算法如有限元法在過程上通用化，操作上簡捷化，數據管理上自動化，讓電機設計者真正將有限元法作為一種求解電機電磁場的通用工具，正如會使用計算器的人，并非必須了解其工作原理、機器語言、數碼顯示等。
由于有限元理論已比較完備，相應的計算方法及軟件已在工程領域中作為分析計算的工具，因此，電機設計人員更關心如何應用有限元法來分析計算電機電磁場，即有限元前（后）處理。
1、有限元前處理：是指在有限元分析程序運行以前，針對某一具體問題所必須的所有數據的準備工作。就電機電磁場而言，它主要包括求解區域的確定、幾何模型描述、區域網格剖分、節點、單元編號及優化、各種信息數據生成等。
2、有限元后處理：進行電機電磁場有限元分析的目的，是讓電機設計者對電機磁場有清晰直觀的認識，而有限元法作為一種數值算法，其分析計算的結果因數據浩繁，不便分析評價。將這些數據轉換成工程領域所熟悉的各種圖、曲線、表格等對工程分析及設計評價是很必要的，這就要用到有限元后處理。
展開 電磁有限元分析1）-----材料本構關系的模型
1) 實際器件的材料 和 有限元模型中所有材料有什么不同？ （硬磁性--major loop，no demagnetization；軟磁性--curve of 1st magnetization）
2）為什么磁滯很難模擬？ （無限組BH關系）
3）各向同性，各項異性的簡化處理？ （ three main directions）
4）軟磁性材料的BH函數模型都常用哪些？（analytic + knee adjustment）
5）磁場較低時采用什么模型？（“Rayleigh” parabola curve + straight line）
6）諧波分析的基本步驟是什么？諧波分析類型？ 電流源、電壓源激勵分別用那種諧波分析類型？為什么？（Sinusoidal magnetic field strength，Sinusoidal magnetic flux density，mixed，Average of ν over a period）
7）常有人問：我實測的BH數據波動比較大，怎么處理一下呢？ （可以使用FLUX提供的材料函數模型來擬合實測數據得到函數中的參數）
8）......
這些問題的答案都在附件的文檔里附件是FLUX的手冊
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編 著 者
2005年6月
圖書目錄
第1章 電磁場有限元分析簡介
1.1 電磁場基本理論
1.1.1 麥克斯韋方程組
1.1.2 麥克斯韋方程組各方程之間的關系
1.1.3 本構關系
1.1.4 二階電磁場微分方程
1.1.5 電磁場求解的邊界條件
1.2 電磁場求解的有限元方法
1.2.1 一維有限元法
1.2.2 電磁場解后處理
1.3 Ansoft電磁場分析軟件簡介
1.3.1 Maxwell 3D/2D電磁場求解器分類
1.3.2 電磁分析軟件應用領域
第2章 Maxwell 2D開發環境
2.1 【執行命令】對話框
2.2 幾何建模器
2.2.1 【2D建模器的主框架】對話框
2.2.2 菜單欄
2.2.3 工具欄
2.3 邊界條件管理器
2.3.1 菜單欄
2.3.2 工具欄
2.4 材料管理器
2.4.1 材料庫
2.5 網格生成器
2.5.1 菜單欄
2.5.2 工具欄
2.6 參數列表器
2.7 后處理器
2.7.1 后處理命令
2.7.2 菜單
2.8 場計算器
2.8.1 界面描述
2.8.2 例〖2.1〗輸出場計算結果到均勻網格
第3章 二維靜磁場分析
3.1 二維靜磁分析理論
3.1.1 磁矢勢方程的導出
3.1.2 磁鏈和電流
3.1.3 靜磁力和力矩的計算
3.2 二維靜磁分析中源的處理
3.3
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《Ansoft工程電磁場有限元分析》
【目錄】
第1章 電磁場有限元分析簡介
1.1 電磁場基本理論
1.2 電磁場求解的有限元方法
1.3 Ansoft電磁場分析軟件簡介
第2章 Maxwell 2D開發環境
2.1 [執行命令]對話框
2.2 幾何建模器
2.3 邊界條件管理器
2.4 材料管理器
2.5 網格生成器
2.6 參數列表器
2.7 后處理器
2.8 場計算器
第3章 二維靜磁場分析
3.1 二維靜磁分析理論
3.2 二維靜磁分析中源的處理
3.3 二維靜磁分析中的邊界條件
3.4 [例3.1]螺線管電磁閘靜磁場分析
3.5 [例3.2]電磁體設計
第4章 二維渦流場分析
4.1 二維渦流分析理論（A-Φ法）
4.2 二維非線性渦流場理論
4.3 二維渦流分析中源的處理
4.4 二維渦流分析中的阻抗邊界條件
4.5 [例4.1]母線阻抗渦流分析
4.6 [例4.2]同軸線電感分析
第5章 二維軸向磁場渦流分析
5.1 二維軸向磁場渦流分析理論
5.2 二維燦向磁場渦流分析源的處理
5.3 [例5.1]疊片鋼渦流損耗分析
第6章 二維靜電場分析
6.1 二維靜電分析理論（標勢法）
6.2 二維靜電分析中的邊界條件
6.3 二維靜電分析中源的加載
6.4 [例6.1]微波集成電路中的微帶線分析
第7章 二維直流傳導穩恒電場分析
第8章 二維變交變電場分析
第9章 二維瞬態場分析
第10章 二維溫度場分析
第11章 二維參數化電磁場分析
第12章 三維靜電場分析
第13章 三維靜磁場分析
第14章 三維渦流場分析
第15章 三維瞬態場分析
第16章 三維數數化電磁場分析
第17章 三維溫度場分析
第18章 三維應力場分析
參考文獻
展開 求各位幫助Maxwell電磁場有限元仿真
社區大佬誰有Maxwell電磁場有限元仿真的課件或者百度云視頻分享一下呀
基于ansys軟件的電機電磁場有限元分析
介紹了應用ANSYS自帶的APDL編程語言進行軟件開發，將該軟件應用于同步發電機空載磁場分析中，在電機的電磁場計算中實現了電機的自動旋轉、自動施加載荷的功能，使用、修改方便，并且計算速度快。通過對電磁場計算結果的后處理，得出了同步發電機的旋轉磁場波形和電壓波形。樣機測試結果驗證了分析結果的正確。
基于ansys軟件的電機電磁場有限元分析.doc
使用有限元-邊界元方法進行電磁仿真
更方便地進行 EMI/EMC 測試
波動光學模塊
內置的波束包絡法克服了對與波長相當尺寸的幾何進行非散射電磁建模的障礙，非常適合于波導介質建模。不過，我們也可以使用 FEM-BEM 耦合來模擬散射電磁問題，從而避免處理網格剖分要求或幾何尺寸限制的問題。建立 EMI/EMC 測試臺模型就是這樣一個應用示例。例如，為了執行 RE102 軍事標準（高達 18GHz 的頻率）的發射測試，被測設備（DUT）和天線之間的距離是 1m。對于頻率為 18GHz 的信號，1m 的距離是波長的 60 倍，通過有限元建模這樣一個巨大的空間在計算上是非常耗時的。我們可以將被測設備和天線分離成兩個有限元域（當然，波長大小相當），并與 BEM 耦合，而不是在單個有限元中建模，如圖7所示。天線上檢測到的功率可以作為被測設備輻射電磁信號強度的一個衡量標準。
圖7.用于發射分析的 EMI/EMC 測試臺設置圖。
結語
由于網格要求和計算資源限制，電磁模擬受到限制，FEM-BEM 耦合為更廣泛的電磁仿真提供了可行的方法。在研究被測設備的 EMI/EMC 分析中的發射和抗擾度測試應用中，對 Friis 傳輸方程進行驗證使結果更加可靠。
本文內容來自 COMSOL 博客
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展開 《有限元分析與CAE技術基礎》
第1章 緒論
1．1 CAE的基本概念
1．2 CAE發展歷史
1．3 CAE分析過程及內容
1．4 CAE產品的關鍵技術指標
1．5 CAE軟件中的有限元網格剖分
1．6 CAE軟件的后處理系統
第2章 有限元分析的基礎理論與方法
2．1 引言
2．2 有限元分析的彈性力學理論基礎
2．2．1 彈性力學的基本控制方程
2．2．2 有限元分析的變分原理基礎
2．2．3 位移模式有限元法的單元位移模式和形函數
2．2．4 單元矩陣與向量具體表達形式舉例
2．3 動力學分析有限元法
2．3．1 動力有限元分析的基本方程
2．3．2 動力學分析的質量矩陣與阻尼矩陣
2．3．3 動力特征值問題
2．3．4 基于頻域的動力學問題分析
2．3．5 減縮動力系統自由度的方法
2．4 非線性有限元分析
2．4．1 材料非線性有限元分析
2．4．2 與時間相關的材料非線性問題分析
2．4．3 幾何非線性問題的有限元分析
2．4．4 結構屈曲穩定性分析
2．4．5 接觸問題有限元分析
2．5 熱傳導問題有限元分析方法
2．5．1 熱傳導分析的基本方程
2．5．2 熱傳導方程求解的有限元法
2．5．3 非線性熱傳導分析的有限元法
2．5．4 相變熱傳導問題分析的有限元法
2．6 電磁問題有限元分析
2．6．1 電磁問題分析的基本控制方程
2．6．2 電磁場分析的有限元方程
2．6．3 維靜態電磁場的有限元分析
2．6．4 維瞬態渦流場的有限元分析
2．6．5
展開 電機設計及有限元分析（仿真多圖）
有限元法計算
電機設計及有限元分析
計算模型 應力分布
發電機端部振動模態分析
俄制500MW汽輪發電機定子端部振動模態分析
電磁干擾力下的定子振動
定子鐵心的各個部位響應值曲線
臨界轉速計算
傳遞矩陣法計算
有限元法計算
來源：高效電機及系統節能
Magneforce在電機電磁分析中層的應用
Magneforce在電機電磁分析中層的應用
電機電磁分析是在電機初步設計方案的基礎上，利用電磁場有限元分析技術，對電機的電磁參數、特性曲線、損耗分布等多種電機參數進行精確分析的的計算方法。相比于傳統磁路法，有限元分析在各種電感和漏感的求解，永磁體的處理，鐵芯損耗的計算等多方面有顯著優勢。但是，單純使用電機有限元分析技術設計旋轉電機時，由轉子造成的氣隙網格畸變是最棘手的問題。為了解決氣隙網格畸變的問題又提出了場路相結合的分析方法，最典型的是場路相耦合的時步有限元法。時步有限元法將電機內部電磁場有限元方程、外電路方程和機械運動方程相結合，模擬轉子的實際運動，從而求出各個電磁參量隨時間的變化關系。該方法能充分考慮鐵磁材料的局限性，齒槽區域邊界的曲折性和材料分布的復雜性，是目前最為理想的電機設計方法之一。
有限元在線使用基于時步有限元法的Magneforce軟件進行電機設計和電磁分析。涉及電機種類包括感應電機、電勵磁同步電機、永磁同步電機、直流無刷電機、有刷直流電機、磁阻電機等主要類型。
典型問題的處理:
1、
在做電機電磁分析時最頭痛的問題莫過于繁瑣的前后有限元處理過程而我們采用的Magneforce軟件采用全自動的前后有限元前后處理以及參數化的建模方式，大大降低了分析的難度，縮短了分析的時間，提高了電機設計的效率。詳細資料請看Magneforce軟件介紹。
展開 有限元+譜元法的高頻計算 附隨機有限元譜方法下載
本質上講述了一個譜元法可以減小計算量的故事，不過借著一個別人沒有用過的對象來講述，所以具有了一定的新意。所以說創新有三種：原理和方法型創新、對象型創新和結果型創新。第一種創新是真創新，后面兩個故事講得好也是極好的。
譜元法是啥？譜元法基于力學方程弱形式由Patera在1984年計算流體力學中提出。譜方法和有限元法的思想類似，都是有離散單元的存在，它在有限單元上進行譜展開，所以具有有限元方法和偽譜法的思想，同時兼備有限元可以模擬任何復雜介質模型的韌性和偽譜法的精度，所以譜元法又稱為域分解譜方法或高階有限元法。跟有限元差別在于譜方法以一系列全局連續的函數（可以是三角函數、多項式等）的疊加來近似真實解，而有限元法則是使用單元內簡單多項式插值函數的疊加來近似真實解。即有限元的插值函數只在該單元內作用，而譜元法則是大家一起用。
對高頻振動問題來講，傳統方法以有限元通用性最好，但是有限元法中分析波傳播需要使單元大小與波長相當，且時間分辨率也非常小，計算效率較低。譜元法則通過上述的全局插值函數（有點類似全局基函數，選三角函數時還可以利用FFT提高計算效率）來解決這些問題。
譜元法有時域的和頻域兩種。時域譜元法和傳統的有限元法區別較小，應該說是一種高階的有限元法，其為了達到精度，細分網格是通過切比雪夫多項式或者勒讓德多項式等正交多項式的根來定網格節點。頻域譜元法是分析波傳播的一種有限元方法，在頻域內使位移函數采用波動方程的一般解，得到與頻率相關的動剛度矩陣，利用快速傅里葉變換實現時域和頻域的轉換。
本文以線纜為例，分析波的傳播對故障的診斷效果（需計算的波長跟故障尺度相當）。若用有限元方法，網格大小為波長1、6，需要成千上萬的單元節點，而頻域譜元法則只需很少的節點。
展開 初識非線性有限元 附非線性有限元及程序下載
下載地址：非線性有限元及程序
