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ANSYS Maxwell 采用有限元法，將求解區(qū)域離散化為”單元“，采用Maxwell方程進(jìn)行求解。 2.2 結(jié)構(gòu)分析基礎(chǔ) 通過電磁場(chǎng)分析得到鐵芯和繞組所受的電磁力分布，對(duì)其進(jìn)行傅里葉變換，可以得到電磁力各諧波分量的幅值和相位角大小，將其作為簡(jiǎn)諧激勵(lì)源，進(jìn)行結(jié)構(gòu)的諧響應(yīng)分析。

即壓縮機(jī)的實(shí)際振動(dòng)表現(xiàn)符合簡(jiǎn)諧激勵(lì)下的強(qiáng)迫振動(dòng)理論，利用ANSYS諧響應(yīng)仿真模塊可以仿真壓縮機(jī)的切向、徑向、軸向振動(dòng)分布狀態(tài)。并且仿真方法可以規(guī)避多種不必要的試驗(yàn)測(cè)試誤差，對(duì)殼體各點(diǎn)位置的振動(dòng)分布規(guī)律表現(xiàn)的更為清晰。

在Maxwell 2D中，利用該電機(jī)的1/8模型，計(jì)算定子內(nèi)表面徑向和切向磁拉力；然后在ANSYS Mechanical中進(jìn)行該電機(jī)三維定子的諧響應(yīng)分析；最后在ANSYS Harmonic Acoustic中進(jìn)行三維聲場(chǎng)分析。

模型 如下圖所示，鋼棒左端面固定約束，右端面承受幅值為2000N的簡(jiǎn)諧作用力。從受力模型來看，為懸臂梁結(jié)構(gòu)。嘗試進(jìn)行應(yīng)力疲勞強(qiáng)度評(píng)估。

模擬真實(shí)世界中的磁體行為，包括靜態(tài)和瞬態(tài)條件下的力、磁通密度和磁場(chǎng)方向。設(shè)計(jì)和分析具有可定制線圈配置、磁芯形狀和電流輸入的電磁鐵，以評(píng)估力輸出。使用標(biāo)注欄定義來模擬運(yùn)動(dòng)，例如電機(jī)、致動(dòng)器和發(fā)電機(jī)中的旋轉(zhuǎn)、平移和簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。執(zhí)行高級(jí)參數(shù)掃描，研究氣隙、匝數(shù)和電流幅度等變量如何影響系統(tǒng)性能。對(duì)模擬結(jié)果進(jìn)行動(dòng)畫處理，以動(dòng)態(tài)地可視化磁場(chǎng)隨時(shí)間的演變和旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)。

目標(biāo)：1、理解諧響應(yīng)分析的工作流程2、熟悉在 Ansys Mechanical 中通過命令片段定義粘彈性材料模型步驟：1、打開 Ansys Workbench，創(chuàng)建一個(gè) “諧響應(yīng)” 分析項(xiàng)目。設(shè)置單位系統(tǒng)為 (Kg, mm, s)。2、定義材料屬性。除默認(rèn)的結(jié)構(gòu)鋼材料外，新建一種材料作為粘彈性材料的占位符。

這種方法是將恢復(fù)力中的非線性成分看作附加在線性成分上的一個(gè)微量（微擾），振子在這種力作用下的運(yùn)動(dòng)也將是對(duì)僅在線性力作用下的簡(jiǎn)諧振動(dòng)有微小偏離的運(yùn)動(dòng)。這種偏離既有對(duì)頻率的偏高，也有對(duì)簡(jiǎn)諧振動(dòng)的偏離。將這種偏離運(yùn)動(dòng)寫成逐項(xiàng)減小的冪級(jí)數(shù)作為試解代入非線性運(yùn)動(dòng)方程，按所需精度略去高階無窮小量，從而求得振子運(yùn)動(dòng)的解。

●問題提出通過ANSYS Workbench進(jìn)行電機(jī)不同轉(zhuǎn)速下振動(dòng)噪聲分析，并且得到電機(jī)聲功率級(jí)、聲壓級(jí)、“噪聲瀑布圖”等結(jié)果，其中電機(jī)振動(dòng)分析所需要的載荷由ANSYS Maxwell計(jì)算得到，利用Workbench平臺(tái)電磁-諧響應(yīng)耦合功能，直接把Maxwell計(jì)算的電機(jī)電磁力結(jié)果直接映射到諧響應(yīng)模塊里，再由諧響應(yīng)模塊計(jì)算得到電機(jī)振動(dòng)速度、加速度等結(jié)果，之后把諧響應(yīng)模塊結(jié)果傳遞到聲模塊作為聲場(chǎng)計(jì)算的聲源

5、由于結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)方程的解答包括特解項(xiàng)和齊次通解項(xiàng)，而對(duì)于一類常見的動(dòng)力學(xué)問題——諧響應(yīng)問題，分析軟件給出的解答實(shí)際上是特解項(xiàng)，因此有些人直接施加簡(jiǎn)諧荷載計(jì)算瞬態(tài)響應(yīng)的做法，顯然和諧響應(yīng)分析的解答不是一回事。 在仿真分析中，可能經(jīng)常會(huì)遇到一些計(jì)算結(jié)果不太容易解釋或存在疑惑的地方。

在Ansys中，這種技術(shù)可以用來計(jì)算結(jié)構(gòu)在穩(wěn)態(tài)載荷、瞬態(tài)載荷和簡(jiǎn)諧載荷下的位移、應(yīng)變和應(yīng)力隨時(shí)間的變化。在進(jìn)行瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析時(shí)，需要考慮慣性力和阻尼的影響，這些因素與載荷和時(shí)間的相關(guān)性有關(guān)。如果不考慮慣性力和阻尼，則可以使用靜力學(xué)分析來代替瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析。

NVH中的DFT窗口函數(shù)可選，覆蓋更多的實(shí)際應(yīng)用情況；支持任意斜極模型中基于單元的諧波力計(jì)算；支持溫度相關(guān)的多條退磁曲線；為增強(qiáng)型磁致伸縮力模型增加各向異性彈性屬性。 2021 R2版本支持轉(zhuǎn)子分段斜極(一字、V字和用戶自定義斜極) 的電磁力映射，Maxwell2D skew功能可處理多個(gè)slice上的電磁力并自動(dòng)映射到諧響應(yīng), 大幅加快了永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子分段斜極的NVH分析。

邊界條件采用固結(jié)與簡(jiǎn)支混合形式，可根據(jù)不同橋型和設(shè)計(jì)要求靈活修改。該模型采用合理的節(jié)點(diǎn)耦合與剛度協(xié)調(diào)方式，確保鋼管與混凝土、拱肋與橋面、吊索與桁架之間的力學(xué)傳遞真實(shí)可靠。1.3. 案例文件說明TrussArcBridge.cdb：為模型文件，包含節(jié)點(diǎn)、單元、截面、材料及邊界定義，可直接在 ANSYS 中導(dǎo)入使用。

下面介紹一下基于ANSYS Workbench平臺(tái)的電機(jī)電磁噪聲仿真分析： 電動(dòng)機(jī)與發(fā)電機(jī)等電力設(shè)備的噪聲起因很多，有電磁振動(dòng)噪聲、機(jī)械噪聲及流致噪聲等等，本文通過ANSYS公司的官方案例為操作背景，詳細(xì)介紹如何將作用在定子上的瞬態(tài)電磁力作為結(jié)構(gòu)諧響應(yīng)分析的載荷計(jì)算振動(dòng)噪聲。

一、基于仿真的電機(jī)產(chǎn)品的NVH性能評(píng)估基與Ansys Maxwell 和 Mechanical 的耦合諧響應(yīng)分析結(jié)果，進(jìn)一步憑借直觀聽感和聲學(xué)分析工具，診斷、評(píng)價(jià)、優(yōu)化電機(jī)NVH設(shè)計(jì)。

Enable Harmonic Force…，勾選定子各個(gè)齒尖電磁力輸出和電磁力輸出方式Type（注：Object Based——集中力方式，Mesh Based:——面力密度方式） 勾選諧波電磁力輸出 接著、在Mechanical中建立定子結(jié)構(gòu)有限元、進(jìn)行模態(tài)分析、基于模態(tài)疊加法的諧響應(yīng)分析；在ANSYS新版本中諧響應(yīng)分析的Analysis

強(qiáng)的徑向簡(jiǎn)諧力有時(shí)足以引起結(jié)構(gòu)的振動(dòng)，成為噪聲的主要來源。另外，靜子或者電機(jī)結(jié)構(gòu)的改變，或者電力控制的變化都對(duì)電磁力有影響，因此也會(huì)改變電磁場(chǎng)和聲學(xué)的表現(xiàn)。

2.2 發(fā)動(dòng)機(jī)激勵(lì)的分析往復(fù)慣性力以及其產(chǎn)生的力矩，作為引起發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生振動(dòng)的主要擾動(dòng)；除此之外還有回轉(zhuǎn)離心力以及其產(chǎn)生的力矩；以及顛覆力矩的不平衡的簡(jiǎn)諧分量。二次往復(fù)慣性力：可見只有二次往復(fù)慣性力是不平衡的。通過一系列的計(jì)算可知引起發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生振動(dòng)的主要擾動(dòng)是：二次往復(fù)慣性力和顛覆力矩。