電磁結構耦合分析的案例
電磁爐加熱水—電磁 熱 結構耦合分析
電磁爐加熱水—電磁 熱 結構耦合分析
ANSYS作為一個強大的耦合場分析軟件，其多個場的模擬分析可以很好的結合，下面以電磁爐加熱一碗水為例，模擬耦合場的經典應用.
注意：模擬中用到的分析數據包括電磁線圈頻率、電流、線圈圈數、導線面積、電流密度、材料參數和散熱系數等相關分析均為假設數據，真實數據請查閱相關資料或根據產品性能添加。
實例介紹：
電磁爐是應用電磁感應原理對食品進行加熱的。電磁爐的爐面是耐熱陶瓷板，交變電流通過陶瓷板下方的線圈產生磁場，它利用高頻的電流通過環形線圈，從而產生無數封閉磁場力，當磁場那磁力線通過導磁（如：鐵質鍋）的底部，會產生無數小渦流（一種交變電流，家用電磁爐使用的是15-30KHZ的高
頻電流），使鍋體本生自行高速發熱，達到加熱食品的目的。
1.分析模型介紹
模型建立為一個底部圓環模擬線圈，其上一個平板模擬陶瓷板，其上鐵碗，碗中半碗水，為了便于網格劃分和后續的分析，將模型分割為對稱的4個部分如圖3所示.
2.分析過程
在Workbench中建立耦合場的分析流程，使用Magnetostatic建立磁場分析模塊，使用瞬態熱分析模塊讀取磁場分析的功耗，查看水升溫的時間，建立結構分析模塊讀取熱分析的溫度分布，來獲取結構相關的結果。
展開 電磁爐加熱水分析—電磁 熱 結構耦合分析
ANSYS作為一個強大的耦合場分析軟件，其多個場的模擬分析可以很好的結合，下面以電磁爐加熱一碗水為例，模擬耦合場的經典應用.
注意：模擬中用到的分析數據包括電磁線圈頻率、電流、線圈圈數、導線面積、電流密度、材料參數和散熱系數等相關分析均為假設數據，真實數據請查閱相關資料或根據產品性能添加。
實例介紹：
電磁爐是應用電磁感應原理對食品進行加熱的。電磁爐的爐面是耐熱陶瓷板，交變電流通過陶瓷板下方的線圈產生磁場，它利用高頻的電流通過環形線圈，從而產生無數封閉磁場力，當磁場那磁力線通過導磁（如：鐵質鍋）的底部，會產生無數小渦流（一種交變電流，家用電磁爐使用的是15-30KHZ的高 頻電流），使鍋體本生自行高速發熱，達到加熱食品的目的。
圖2 電磁爐加熱基本原理
1.分析模型介紹
模型建立為一個底部圓環模擬線圈，其上一個平板模擬陶瓷板，其上鐵碗，碗中半碗水，為了便于網格劃分和后續的分析，將模型分割為對稱的4個部分如圖3所示.
2.分析過程
在Workbench中建立耦合場的分析流程，使用Magnetostatic建立磁場分析模塊，使用瞬態熱分析模塊讀取磁場分析的功耗，查看水升溫的時間，建立結構分析模塊讀取熱分析的溫度分布，來獲取結構相關的結果。
2.1電磁場分析
底板線圈使用電流密度添加電流模擬線圈電流，這樣在線圈上不會產生渦流效應導致的電流分布不均勻現象，其值為 I=單根導線電流*線圈圈數/線圈截面積，由于線圈為高頻交流電，根據電磁理論在碗底的鐵質體上產生渦流，靠渦流生成的電流來加熱碗底，并可以讀取相應的熱生成功率。
展開 【3月8-12日 廣州】電機多物理場分析解決方案工程案例專題
一、給方法解決以下關鍵問題
1、有限元分析關鍵在于結果的可用性，有豐富的工程案例積累，帶問題到現場答疑解惑
2、針對機械、航空、航天、汽車、船舶、電子以及建筑、土木、水利等行業基礎設施的結構、熱、流體、電、磁及聲學的單一/多場耦合仿真問題，給出單向弱耦合及雙向強耦合的適用條件及多種數值仿真實現方法
3、通過23個以上算例現場操作訓練，解決各類工程中遇到的不同物理場模擬問題
4、多維度、多角度強化認知、懂每一步驟的設置又清楚每一步設置背后的原理
5、盡快掌握不同行業的結構、熱、流體、電、磁及聲學的單一/多場計算的基本原理和實現方法
二、給模型貼近工程實戰操作
案例01：非線性分析的工程實例
案例02：工程機械的瞬態動力學計算（完全法和模態疊加法）
案例03：散熱片的穩態溫度場計算
案例04：電路板芯片發熱的熱應力計算
案例05：盤式制動器制動過程摩擦生熱計算
案例06：高溫體自冷卻散熱分析
案例07：換熱器單向流熱耦合（共軛傳熱）
案例08：水中移動熱源的雙向流熱耦合
案例09：混水器的流體動力學分析
案例10：傳感器探針的單向流固耦合
案例11：變壓器磁熱分析（Mechanical）
案例12：電動機磁熱分析（Mechanical）
案例13：變壓器磁熱分析（fluent）
案例14：電動機磁熱分析（fluent）
案例15：永磁同步電動機
案例16：變壓器電磁結構耦合分析
案例17：電動機電磁結構耦合分析
案例18：電磁接觸器電磁結構耦合分析
案例19：接觸器力與變形解析
案例20：變壓器電磁力及熱對結構影響分析
案例21：變壓器熱對結構影響分析
案例22：變壓器磁熱分析
案例23：永磁同步電動機
三、本質問題與差異化
1、工程案例積累：專注CAE仿真計算，有大量的工程案例
展開 結構、流體、熱分析、多物理場耦合、電磁仿真硬件配置探討-1
主要內容
1.有限元分析概述
2.有限元分析模擬計算過程分析與計算特點
2.1有限元前處理（建模、網格劃分）計算特點
2.2有限元求解計算特點與硬件配置分析
2.2.1動態結構（碰撞、爆炸、沖擊等）仿真計算特點
2.2.2靜態結構（強度、振動、耐久、復合材料）仿真計算特點
2.2.3流體力學仿真計算特點
2.2.4多物理場耦合仿真計算特點
2.2.5電磁仿真仿真計算特點
3.工程仿真計算工作站配置推薦
3.1 工作站機型介紹
3.2建模與求解專業硬件配置參考
3.3 工作站建模、求解計算硬件配置推薦
（一）有限元分析介紹
有限元分析（FEA）借助高性能計算機工具，用“數值近似”和“離散化”方法對真實物理系統（幾何和載荷工況）進行模擬，如求解結構、熱傳導、電磁場、流體力學等連續性問題
有限元法在工程設計和科研領域得到了廣泛的應用，已經成為解決復雜工程分析計算問題的有效途徑，從汽車到航天飛機幾乎所有的設計制造都已離不開有限元分析計算，其在機械制造、材料加工、航空航天、汽車、土木建筑、電子電器、國防軍工、船舶、鐵道、石化、能源和科學研究等各個領域的應用普及，已使設計水平發生了質的飛躍。
展開 
軌道電磁炮技術的多場耦合仿真----電熱 結構 溫度耦合
可見該速度距離大功率電磁炮的速度還是有一段距離的，本次分析的數據為假定的數據，故結果有一定的偏差。
位移和時間的關系
4.電熱、結構和溫度耦合仿真
根據前面的結果可以獲取電磁炮彈的受力以及移動位移和時間的關系，這些數據都是運動相關的結果，那么根據發熱原理，可以知道溫度的仿真需要考慮電流的焦耳熱、摩擦熱、電弧高溫熱、高溫物體熱傳導。這些結果在仿真分析中，我們采用直接耦合的方法來完成，即電熱結構耦合場分析.為了展示動態效果，本次分析采用瞬態分析，查看運動和溫升的過程.
4.1分析模型
仿真模型采用2D模型，并且由于上下對稱采用一半的模型來分析，簡化分析過程和計算時間，模型如圖所示
2D仿真模型
模型網格劃分-對稱顯示
4.2分析單元及材料
在ANSYS中可以完成電熱結構耦合的分析三維的為226單元，二維的分析采用223單元.
材料設定為銅導體，設置材料相應的密度，彈性模量、電阻率、熱傳導系數、比熱容等與電、熱、結構分析相關的物理屬性。
4.3邊界條件的設定
本次瞬態仿真分析考慮的因素較多，因此從以下幾個方面來考慮仿真設置。
（1）材料按照實際情況給定不同的物體。
（2）炮彈和導軌的接觸需要修改相關接觸單元的關鍵字，更改為考慮摩擦，設置摩擦系數0.3；考慮電流的傳導，更改關鍵字考慮電流傳遞；考慮熱量的傳遞，更改接觸關鍵字設置相應的熱阻或完好接觸來傳遞熱量。
展開 電磁結構耦合振動與噪聲專題培訓
課程名稱：電磁結構耦合振動與噪聲專題培訓
預排開課日期：5/30-5/31
課程難度：基礎級
培訓費：4500
備注：實際開課日期或因學員報名情況進行調整，最終日期請以笛佼科技官方確認為準。
掃碼報名
學員能力提升目標
? 理解掌握振動噪聲的基本概念；
? 理解電磁噪聲的產生機理和主要影響因素；
? 掌握電機電磁建模和仿真的基本流程；
? 理解結構噪聲的基本概念，電機結構噪聲常見類型；
? 掌握電機電磁結構耦合噪聲的建模和仿真的基本流程；
? 理解掌握振動噪聲的測試方法及操作步驟、熟悉振動噪聲分析思路。
授課內容提綱
師資力量
CAE行業資深工程師團隊，學歷碩博為主，均擁有多年客戶仿真項目實操經驗，理論素養與實戰經驗雙保險。
培訓優勢
采用線下小班精講形式，理論知識+案例講解+上機輔導，附贈培訓相關資料，可獲取講師微信課后交流。
上課地址
上海市楊浦區國安路432號保輝國際大廈D座802室
其他說明
1. 培訓計算機及相關軟件操作權限由笛佼科技現場提供；
2. 培訓結束后將獲取笛佼科技官方培訓證書；
3. 培訓午餐由笛佼科技提供，交通及住宿需學員自理。
展開 ANSYS Workbench與Ansoft Maxwell 電磁結構耦合
ANSYS Workbench 與 Maxwell電磁結構耦合-Step1-5.doc
Step6-8.doc
Step9-17.doc
step18-20.doc
Step21-23.doc
圓柱形頭螺旋尾的三維結構的電磁力耦合仿真 ￥1000
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，磁極會趨向于背景磁場方向，并傳遞給彈性結構頭部一個變形(變形趨勢如綠色箭頭所示)。模擬結果如圖所示：
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 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 【12月4-5日 上海】ANSYS官方培訓—電機多場耦合仿真（電磁、流體、振動、噪聲耦合分析）
培訓內容
第一天（AM）
FLUENT軟件功能簡介和上機練習
FLUENT軟件功能特點簡介
電機散熱仿真分析的難點技術講解
電機定、轉子氣隙處理技巧
電機絕緣層處理技巧
風扇罩進風處網格柵的處理技巧
電機接地換熱系數對熱損的影響
第一天（PM）
電機電磁軟件簡介和電磁-熱耦合分析案例
電機電磁仿真流程和demo上機練習
電機鐵耗、磁鋼渦流損耗、銅耗的精確計算講解
電機電磁-熱耦合分析案例和demo上機練習
第二天（AM）
Mechanical軟件介紹及高級應用介紹
ANSYS Workbench下Mechanical用戶界面介紹
工程數據中定義材料屬性
幾何模型處理(介紹SpaceClaim)
模型網格劃分
載荷及約束、應力變形等
第二天（PM）
永磁電機轉矩脈動優化設計案例和demo
Workbench下Mechanical分析永磁電機軟件使用培訓
電磁噪音耦合分析Maxwell仿真demo
電機電磁噪音耦合分析mechanical案例
電機電磁噪音耦合分析mechanical演示
答疑
培訓講師
ANSYS中國EBU/MBU/FBU產品技術專家/高級應用工程師
時間地點
時間：2018年12月4日-5日（周二-周三）（上午9:00-12:00，下午1:30-5:30）
地點：ANSYS上海分公司（地址： 上海市黃浦區南京西路128號永新廣場16樓）
收費標準
￥4200 /人（含發票），包括培訓費、資料費、證書費和上機費（學員食宿自理）。
展開 
samcef電磁耦合分析典型實例
SAMCEF軟件的第一個靜力分析程序ASEF與1965年完成。隨后在1972和1975年分別增加了模態分析程序DYNAM和熱分析程序Thermal ASEF。1977年動力響應程序REPDYN誕生。1978年SAMCEF優化模塊OPTI推出。1980年非線性靜態和動力學軟件SAMCEF Mecano的推出標志著SAMCEF在多柔體動力學領域地位的確立。目前SAMTECH公司的軟件產品已經覆蓋航空，航天，汽車，通用機械等涉及有限元分析的各個領域。
壓電耦合分析模塊。通過壓電方程等的組合求解，考慮位移場合電場的耦合效應，為壓電耦合問題提供精確的解決方案。該模塊 機電微系統分析中有著廣泛的應用前景。
另外還包括：光-機-熱耦合分析模塊，電工學分析模塊等
SAMCEF有限元分析_耦合分析典型實例.pdf
展開 WB12.0化工部件熱結構耦合分析（熱結構耦合，路徑線性化）
huagongbujian有限元應力分析及強度校核報告.doc
化工部件的熱結構耦合分析：
關鍵點：熱結構耦合，路徑線性化，六面體網格，漸變圓角
耦合場分析是WB的優勢功能之一，本報告利用WB做熱結構耦合，評價整體應力。由于報告中涉及隱私內容，故隱去一些關鍵數據和公式，望大家原諒。拋磚引玉，供大家交流學習經驗，共同進步！
Workbench電磁熱耦合分析（流程說明）
?第十步：耦合設置
右鍵單擊Imported Load(Maxwell2Dsolution)-insert-Heat Generation，這時左側會出現選擇模型對話框。
?第十一步：模型選擇
全選模型，好像不能框選，只能一個一個的選，尤其是繞組部分。選擇完成后點擊Apply。
?第十二步：耦合分析
點擊菜單欄中上的圖標Solve，開始進行分析，分析后如下圖。
Comsol多物理場耦合的電磁發射分析
image_process=/format,webp/resize,w_219" alt="基于comsol的鋰電池疊片電化學耦合熱分析的圖1" width="219"></span></p><p> 電磁炮是利用電磁發射技術制成的一種先進動能殺傷武器。與傳統大炮將燃氣壓力作用于彈丸不同，電磁炮是利用電磁系統中電磁場產生的安培力來對金屬炮彈進行加速，使其達到打擊目標所需的動能，與傳統的大炮，電磁炮可大大提高彈丸的速度和射程。</p><p> 電磁軌道發射裝置內 電磁場、溫度場和結構場相互耦合在一起，使裝置 內彈道工作環境十分惡劣。</p><p> 此次采用Comsol進行電磁軌道建模，采用過盈接觸力學分析、準靜態磁場，電流屈膚效應、熱場耦合動網格進行多物理場分析。</p><div contenteditable="false" width="100%"><img src="https://img.jishulink.com/upload/202105/91205b46ae2d44989cd06e213777ca67.png" title="QQ圖片20210531210557.png" alt="QQ圖片20210531210557.png" style="max-width:760px;" data-mobile-src="https://img.jishulink.com/upload/202105/91205b46ae2d44989cd06e213777ca67.png?
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