13MAXWELL使用说明Word文档格式.docx
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第3章三维(3D)模型计算的操作步骤
3.1建模…………………………………………………………………………14
3.2定义材料属性…………………………………………………………………17
3.3加载激励和边界条件…………………………………………………………18
3.4设置求解选项和求解…………………………………………………………18
3.5后处理…………………………………………………………………………18
3.6补充说明………………………………………………………………………18
3.7例1两电极电场计算………………………………………………………18
第4章有限元方法简介
4.1有限元法基本原理……………………………………………………………22
4.2有限元网格自适应剖分方法…………………………………………………23
在Windows下安装好Ansoft软件的电磁场计算模块Maxwell之后,点击Windows的“开始”、“程序”项中的Ansoft、MaxwellControlPanel,可出现主界面控制面板(如下图所示),各选项的功能介绍如下。
1.1ANSOFT
介绍Ansoft公司的联系方式,产品列表和发行商。
1.2PROJECTS
创建一个新的工程或调出已存在的工程。
要计算一个新问题或调出过去计算过的问题应点击此项。
点击后出现工程控制面板,可以实现以下操作:
●新建工程。
●运行已存在工程。
●移动,复制,删除,压缩,重命名,恢复工程。
●新建,删除,改变工程所在目录。
1.3TRANSLATORS
进行文件类型转换。
点击后进入转换控制面板,可实现:
1.将AutoCAD格式的文件转换成Maxwell格式。
2.转换不同版本的Maxwell文件。
1.4PRINT
打印按钮,可以对Maxwell的窗口屏幕进行打印操作。
1.5UTILITIES
常用工具。
包括颜色设置、函数计算、材料参数列表等。
2.1创建新工程
选择MexwellControlPanel(MexwellSV)启动Ansoft软件→点击PROJECTS打开工程界面(如图2.1所示)→点击New进入新建工程面板(如图2.2所示)。
在新建工程面板中为工程命名(Name),选择求解模块类型(如Maxwell2D,Maxwell3D,MaxwellSV等)。
MaxwellSV为StudentVersion即学生版,它仅能计算二维场。
在这里我们选择MaxwellSVversion9来完成二维问题的计算。
图2.1工程操作界面
图2.2新建工程界面
2.2选择求解问题的类型
上一步结束后,建立了新工程(或调出了原有的工程),进入执行面板(ExecutiveCommands)如图2.3所示。
面板的左边是一系列的执行菜单,在接下来的求解过程中将顺次执行它们(前面的菜单没有正确执行时后面的菜单为灰色,不能执行)。
第一步,选择求解器(Solver),点击后会出现场类型选项,包括静电场(Electrostatic),稳恒磁场(Magnetostatic)和正弦时变涡流场(EddyCurrent)等。
选择用户要求解的问题类型。
第二步,选择求解区域几何类型(Drawing),包括平行平面场(XYPlane)和轴对称场(RZPlane)。
对于场域模型创建模块(DefineModel),设定模型材料属性模块(SetupMaterials),设定边界条件与激励源模块(SetupBoundaries/Sources),设定执行参数模块(SetupExecutiveParameters),设定求解参数模块(SetupSolutionOptions),求解模块(Solver)与后处理模块(PostProcess)将在下面分别详细说明。
图2.3执行面板(ExecutiveCommands)
2.3创建模型(DefineModel)
点击DefineModel选项,进入模型绘制面板(2DModeler)如图2.4所示。
图2.4:
模型绘制面板(2DModeler)
2.3.1模型绘制命令项介绍
File
创建新文件(New)或调出已有文件(Open)及保存几何模型文件(Save);
导入和导出其他格式文件(Import);
设置打印选项(PrintSetup);
打印(Print);
退出模型绘制界面(Exit)。
实际上,进入该界面后可以直接建立模型,然后在推出时程序将提问是否保存模型,且会自动按工程名赋予模型文件名。
在建模期间若担心信息丢失,可以使用保存命令存盘。
Edit
进行图形编辑,包括选择对象(Select)和取消选择(Deselect)、剪切(Cut)、复制(Copy)和粘贴(Paste)、删除(Clear);
定义对象属性(Attributes);
控制对象的可见性(Visibility)等。
复制功能可以沿坐标轴、线或对称面复制对象。
Reshape
修改物体的形状。
包括对选中的物体进行按比例大小缩放(ScaleSelection);
对定义圆弧的线段数进行重新设置(Edge-NumberofSegments)(在画圆弧时已进行了定义)。
圆弧线段的长度应小于有限元网格相应边界单元的边长,否则会带来较大的计算误差。
因此,应定义较多的圆弧线段数(如对于圆周最好设180段)。
Boolean
不同物体之间的运算,包括合并(Union)、相减(Subtract)(如形成一个圆环可以通过两个圆相减得到)、相交(Intersect)等操作。
Arrange
模型排列,包括移动(Move),旋转(Rotate),镜像(Mirror),同时可以重新定义模型尺度,即变换模型大小。
Object
选择物体模型绘制类型,包括:
直线或折线(Polyline,双击鼠标结束画线)、圆弧(Arc)、由点定义的光滑曲线(Spline)、矩形(Rectangle)、圆(Circle)。
Model
模型绘制参数设置与调整,包括距离测量(Measure)、绘图量纲(DrawingUnits)、绘图板大小定义(DrawingSizes)、画笔捕捉设定(SnaptoMode)、颜色与文字大小默认值设定(Defaults)。
Window
绘图窗口显示与坐标处理等,包括显示缩放(ChangeView-Zoomin,out)、坐标平移或旋转(CoordinateSystem)、绘图界面网格设置(Grid)、填充封闭区域(FillSolids)。
Help提供在线帮助。
2.3.2板面快捷工具功能介绍
工具条
图2.5为快捷工具条的图标,从左到右依次为:
画折线或直线、顺时针弧线、逆时针弧线、光滑曲线、写文字标记、绘制矩形、圆;
物体平移、物体旋转、选择物体、取消选择、设置颜色、物体属性(包括显示物体的端点和给物体定位)、测量(包括显示所选两点的坐标与距离,两点连线与水平线的夹角)、放大、缩小、适应(使显示平面与物体大小适应)、坐标平移、坐标旋转。
图2.5:
快捷工具条
绘图区
绘图区是绘制物体的区域。
可以利用Window命令项中的Cascade-Subwindows选项打开多个绘图区窗口。
可以调整这些窗口的位置和布局,也可以对每个窗口进行放大或缩小等操作,而其他窗口中的物体保持不变,此功能可以用来从不同的视角观察绘图区域,例如可以在一个窗口上放大局部区域观察细节,而另一个观察整体。
状态栏
状态栏位于模型绘制面板的底部,显示鼠标所在位置的坐标值,其主要用途是在建模工程中直接输入坐标或几何尺寸,这是建模的一个常用的办法。
因为用鼠标建模不易获得准确坐标数据。
若要在数据栏中输入坐标时,应将鼠标移出绘图区域,否则移动鼠标时会更改数据栏中的数据。
注意数据输入后按Enter健生效。
信息栏
信息栏位于“状态栏”的上面,用来提示应进行的操作或显示鼠标功能。
例如,点击建立矩形区域命令后,信息栏显示:
MOUSELEFT:
Selectfirstcornerpointofrectangle(按鼠标左健选择(确定)矩形的第一个角点),MOUSERIGHT:
Abortcommand(按鼠标右健中断当前命令)。
注意:
按鼠标右健中断命令功能会经常用到。
若在U、V(X、Y)数据栏中输入数据后按Enter健,信息栏显示:
Selectsecondcornerpointofrectangle(选择矩形的第二个角点),此时在dU、dV数据栏中输入矩形的宽和高按Enter健便可建立矩形。
2.3.3建模的基本操作程序小结
(1)选择Model/DrawingPlane命令,设置模型的绘制平面。
选项中包括XYPlane和RZPlane.
(2)选择Model/DrawingSize重新定义模型区域的大小。
(3)选择Model/DrawingUnits来定义模型所用的单位。
(4)创建模型。
建议通过画直线和圆弧来完成场域边界的建立。
(5)需要的时候,利用Edit,Reshape和Arrange菜单命令修改你所建立的模型。
(6)在建立模型的过程中也可以调用Window菜单命令新建子面板,用于模型细节或其他方面的建模。
(7)保存所建立的模型,退出模型绘制面板。
2.4设定模型材料属性(SetupMaterials)
2.4.1界面介绍
模型材料界面分为4块(如下图所示),左上部为物体(object)和已定义的材料名(Material)列表。
尚未定义的材料名为UNASSIGNED,场域背景(Background)默认设定材料为真空(Vacuum)。
左下部分为Ansoft给定的或用户加入的材料库(Material),右上部分为模型图,右下部分为材料的具体参数。
2.4.2设置材料属性
1.若材料库中存在所需材料,则从物体列表中选中一个物体,然后从材料库中选择所需材料,最后点击“Assign”即可完成该物体的材料属性设定。
2.若材料库中不存在所需材料,则需要先填加新材料到材料库,然后再设定物体的材料属性。
填加新材料到材料库中的步骤如下。
(1)选择Material中的Add
(2)在MaterialProperties下面的文
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