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第五章第五章耦合场模拟综述耦合场模拟综述耦合场模拟包括如下场的组合耦合场模拟包括如下场的组合结构结构-磁磁电压供电致动器的衔铁运动电压供电致动器的衔铁运动汇流排在汇流排在Lorentz力作用下的变形力作用下的变形永磁体运动引起的线圈内感生电流永磁体运动引起的线圈内感生电流热热-磁磁汇流排感应加热（通常以数千赫兹的频率）汇流排感应加热（通常以数千赫兹的频率）金属感应加热熔化过程（通常小于金属感应加热熔化过程（通常小于100赫兹）赫兹）汇流排升温汇流排升温电压供电绕组的线圈升温电压供电绕组的线圈升温2可用两种基本方法模拟这种耦合现象可用两种基本方法模拟这种耦合现象序列法（间接法）序列法（间接法）:磁场分析结果用作热或结构分析的边界条件磁场分析结果用作热或结构分析的边界条件在序列分析过程中，利用在序列分析过程中，利用“物理环境物理环境”功能，进行自动循环，改功能，进行自动循环，改变初始求解场的属性和几何体变初始求解场的属性和几何体Soluphysic environ3直接法直接法:在某些单元类型内（如在某些单元类型内（如plane13）直接）直接包含了多场自由度（热包含了多场自由度（热-磁、磁、结构结构-磁等）磁等）单元每个节点不仅包含了单元每个节点不仅包含了磁自由度，而且包含位移磁自由度，而且包含位移和温度自由度，可在单元和温度自由度，可在单元类型选项中选择自由度类型选项中选择自由度单元类型自由度的选择单元类型自由度的选择4三维汇流排变形三维汇流排变形在三维模拟实例中采用三维汇在三维模拟实例中采用三维汇流排，确定排的变形流排，确定排的变形汇流排模型，由于电流同方向，汇流排模型，由于电流同方向，位移为位移为Z方向，朝着对称平面方向，朝着对称平面电流方向电流方向两个汇流排两个汇流排“角形角形”组件组件5需要先前的磁场分析结果需要先前的磁场分析结果如果没有汇流排的磁场分析结果，必须重新分析得到如果没有汇流排的磁场分析结果，必须重新分析得到输入命令输入命令angle3d,1,1，这将进行求解汇流排单元这将进行求解汇流排单元Lorentz 力的磁场分力的磁场分析析6利用磁场分析中生成的力进行结构分析，则单元类型必须转换到利用磁场分析中生成的力进行结构分析，则单元类型必须转换到结构单元类型结构单元类型:solid45 Preprocelement typeadd/edit/delete 选择选择6，这是汇流排，这是汇流排的单元类型的单元类型选择选择 ADD7把单元类型把单元类型6定义为三维结构单元定义为三维结构单元输入输入6与汇流与汇流排相对应排相对应选择选择 OK定义了结构单元类型后，结构自由度被激活。静力学分析所要求的材料性质定义了结构单元类型后，结构自由度被激活。静力学分析所要求的材料性质为弹性模量为弹性模量EX(N/m2)。8定义汇流排弹性模量定义汇流排弹性模量Preprocmaterial propsisotropic选择选择 OK材料号材料号2相应于相应于汇流排汇流排选择选择 OK9现在可以将力能施加在汇流排上现在可以将力能施加在汇流排上Preprocloadsapply-structural-force/momentfrom mag analy因为只有一种结果，因为只有一种结果，此处为此处为“空空”就可以就可以读入正确结果读入正确结果 对于没有电路单元的磁场分析，对于没有电路单元的磁场分析，缺省的结果文件为缺省的结果文件为file.rmg选择选择 OK10力的分量如图所示，箭头长度相应于力的大小力的分量如图所示，箭头长度相应于力的大小利用利用PlotCtrls中中的符号和边界条件的符号和边界条件控制项来控制项来控制力的控制力的符号显示符号显示11其边界条件用来约束汇流排其边界条件用来约束汇流排“角形角形”组件组件Preprocloadsapply-structural-displacementson lines在在“角形角形”组件的三个地方加结构约束条件组件的三个地方加结构约束条件12利用利用PlotCtrls中的中的缩放控制来辅助选择感兴趣区域的线段缩放控制来辅助选择感兴趣区域的线段选择选择“角形角形”左侧的线段左侧的线段选择选择“角形角形”下孔的线段下孔的线段选择选择“角形角形”上孔的线段上孔的线段13施加位移条件施加位移条件因为因为45号单元只支持位移约束，号单元只支持位移约束，在所选线上用在所选线上用“All”将约束将约束UX、UY、UZ三个位移自由度。三个位移自由度。选择选择 OK14对结构结构分析执行求解对结构结构分析执行求解Solunew analysis STATIC图示单元和节点来确认只激活了汇流排图示单元和节点来确认只激活了汇流排开始求解开始求解Solucurrent LS（将显示警告（将显示警告（warning）信息表示模型只有部分被激活）信息表示模型只有部分被激活）15窗口也将显示激活的其他自由度，这是因为还定义磁场分析的单元的类窗口也将显示激活的其他自由度，这是因为还定义磁场分析的单元的类型。但是求解只在激活单元上进行。型。但是求解只在激活单元上进行。结构自由度结构自由度磁自由度磁自由度16在后处理中可以观察到位移形状在后处理中可以观察到位移形状Postprocplot resultsdeformed shape变形图迭加在模变形图迭加在模型的轮廓线上型的轮廓线上选择选择 OK最大位移最大位移1.9 mm17应力强度等值图应力强度等值图 Postprocplot resultsnodal solution 选择选择 OK18利用物理环境，可以把热分析和磁场分析组合起来，如下面在利用物理环境，可以把热分析和磁场分析组合起来，如下面在6 KHz块导块导体场作用下的导磁汇流排的动画所示体场作用下的导磁汇流排的动画所示这是在一系列交流分析后，进行了瞬态热分析这是在一系列交流分析后，进行了瞬态热分析执行动画文件执行动画文件 acpower.avi观察动画观察动画功率损失（瓦）功率损失（瓦）时间时间(秒秒)导磁汇流排导磁汇流排导体导体19汇流排和块导体内的功率汇流排和块导体内的功率运行动画文件运行动画文件thermal.avi观察动画观察动画温度温度(F)时间时间(秒秒)20