Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

Разработчик: Сметанников Олег Юрьевич, доц. каф. ВМиМ, ПермГТУ

МАГНИТНЫЙ АНАЛИЗ СОЛЕНОИДНОГО ПУСКАТЕЛЯ

Наименования продуктов ANSYS, в которых данный пример может быть выполнен	ANSYS/Multiphysics 5.3 ANSYS/Emag 5.3 ANSYS/ED 5.3
Дисциплина	Магнитный анализ
Тип анализа	Линейный, статический
Демонстрируются	Параметрический ввод, построение геометрической и конечно-элементной модели, осевая симметрия, автоматический выбор размеров элементов, виртуальные перемещения, векторная визуализация, операции с элементной таблицей, операции по пути.

Постановка задачи

Соленоидный пускатель является осесимметричной конструкцией (см. рис.). Для задания размеров используется параметрическая форма (переменные), обеспечивающая, если необходимо, дальнейшую оптимизацию. В данной постановке определяются суммарное усилие в якоре и индукция обмотки.

Якорь - подвижная часть пускателя.

Сердечник - стационарная железная конструкция, создающая магнитную циркуляцию вокруг катушки.

Воздушный зазор - тонкая прямоугольная воздушная прослойка между арматурой и полюсами магнитного сердечника.

Исходные данные:

h = 650 (число витков катушки)

i = 1,0 (сила тока в витке)

ta = 0,75 (толщина внутреннего кольца сердечника)

tb = 0,75 (толщина дна сердечника)

tc = 0,50 (толщина наружного кольца сердечника)

td = 0,75 (толщина якоря)

wc = 1; hc = 2 (толщина и высота катушки)

gap = 0,25 (величина воздушного зазора)

space = 0,25 (щель между катушкой и сердечником)

ws = wc + 2space;

hs = hc + 0,75;

w = ta + ws + tc (максимальный радиус модели)

hb = tb + hs

h = hb + gap + td (высота конструкции)

acoil=wc*hc (площадь катушки)

jdens=n*i/acoil (плотность тока в обмотке)

Гипотезы

Предполагается, что за границами модели магнитный поток пренебрежимо мал, поэтому линии магнитной индукции параллельны границам.

Поэтапное решение задачи

Подготовка модели

1. Заголовок.

U_M : File  Change title

1.1 Ввести заголовок "2D Solenoid Actuator"

1.2 OK

2. Предварительные установки.

U_M: Preferenses

1. Нажать Electromagnetic

3. Определение параметров геометрии и свойств материала.

Введение параметров позволяет запускать программу из log-файла, заменяя их значения на новые. Размеры соленоида вводятся в сантиметрах. Перед расчетом геометрия может быть переведена в метры, а задача - решаться в системе СИ или СГС.

U_M: Parameters  Scalar Parameters

3.1 В появившемся окне вводятся поочередно следующие константы:

h = 650; i = 1; ta = 0,75; tb = 0,50; tc = 0,50; td = 0,75; wc = 1; hc = 2; gap=0,25; space=0,25; ws = wc + 2  space;

hs = hc + 0,75; w = ta + ws + tc; hb = tb + hc; h = hb + gap + td ; acoil = wc  hc; jdens =n*i/acoil

3.2 Close

4. Определение типа и свойств элементов.

Выбирается 4-х узловой комбинированный двумерный элемент Plane 13 (степени свободы: перемещения Ux,Uy; температура T, вектор магнитного потенциала AZ)

M_M: Preprocessor Element Type  Add/ Edit/ Delete

1. Add (добавить к списку)

2. Выбрать Magnetic в левом окне

3. Выбрать Vect Quad 4 nod 13 (PLANE 13)

4. OK

5. Нажать Options

6. Изменить поведение элемента (element behavior) с плоско-деформируемого на осесимметричное (axisymmetric).

7. OK

8. Close (закрыть окно диалога)

5. Задание свойств материала.

Для простоты все свойства считаем линейными. Материал 1 используем для разбивки на элементы воздушного пространства; 2- для железных деталей; 3 - катушки; 4 - якоря;

M_M: Preprocessor  Material Props  -Constant -Isotropic

1. OK

2. Ввести 1 в MURX (удельную магнитную проницаемость)

3. Apply (применить)

4. Сменить номер материала (material number) на 2

5. OK

6. Ввести величину MURX 100

7. Apply

8. Сменить номер материала на 3

9. OK

10. Ввести MURX 1

11. Apply

12. Сменить номер материала на 4

13. OK

14. MURX 200

15. OK

Выведем список свойств материала:

M_M: Preprocessor  Material Props  -Constant -List

1. После просмотра закрыть File  Close

6. Создание первой прямоугольной области

M_M: Preprocessor  -Modeling -Create  -Areas -Rectangle  By Dimensions

1. Ввести X10; X2w;Y10; Y2tb в появившемся окне (координаты противоположных углов прямоугольника)

2. OK

U_M: Plot Ctrls  Numbering

1. Выбрать on для Area Numbering (нумеровать области при отображении на экране).

1. OK

7. Создание 2, 3 и 4-го прямоугольников.

M_M: Preprocessor  -Modeling -Create  -Areas -Rectangle  By Dimensions

7.1 Ввести X10; X2w; Y1tb; Y2hb

1. Apply

2. Ввести X1ta; x2ta+ws; Y10; Y2h

3. Apply

4. Ввести X1ta+space; X2ta+space+wc; Y1tb+space; Y2tb+space+hc

5. OK

U_M: Plot  Replot (обновляем графический экран)

8. Взаимное "перекрытие" первых 4-х прямоугольников.

Данная операция (overlap) создает новые области в зонах пересечения существующих областей.

M_M: Preprocessor  -Modeling -Operate  -Booleans -Overlap  Areas

1. Pick All (выделить все)

T_B: SAVE_DB

9. Генерация двух оставшихся прямоугольных областей

M_M: Preprocessor  -Modeling -Create  -Areas -Rectangle  By Dimensions

9.1 Ввести X10; X2w; Y10; Y2hb+gap

9.2 Apply

9.3 Ввести X10; X2w; Y10; Y2h

9.4 OK

10. "Перекрытие" всех областей.

M_M: Preprocessor  -Modeling -Operate  -Booleans -Overlap  Areas

11. Исключение неиспользуемых номеров областей.

M_M: Preprocessor  Numbering Ctrls  Compress Numbers

11.1 Выбрать Areas

11.2 OK

U_M: Plot  Replot

T_ B: SAVE_DB

12. Привязка свойств материалов к областям.

M_M: Preprocessor  -Meshing -Attributes  Picked Areas

12.1 Отметить мышью области А6, А9, А10, А11 в графическом окне (воздушные зазоры). Указатель мыши при этой операции совмещать с номерами областей.

12.2 OK

12.3 Ввести 1 в MAT

12.4 Apply

12.5 Отметить мышью "железные" области А3, А4, А5, А7, А8

12.6 OK

12.7 Ввести 2 в MAT

12.8 Apply

12.9 Отметить область катушки А2

12.10 OK

12.11 Ввести 3 в MAT

12.12 Apply

12.13 Отметить область арматуры А12, А13, А1

12.14 OK

12.15 Ввести 4 в MAT

12.16 OK

13. Параметры сетки.

Воспользуемся автоматическим подбором размеров элементов (Smart sizing). Выберем 5-й уровень дискретности (всего их 10).

M_M: Preprocessor  -Meshing -Shape $ Size  -SmartSize -Basic

13.1 Выбрать SizeLevel 5

1. OK

14. Разбивка на элементы

M_M: Preprocessor  -Meshing -Mesh  -Areas –Free

14.1 Нажать All для разбивки всех областей

U_M: Plot Ctrls  Numbering

14.2 Выбрать Material Numbers в Elem (Attrib numbering)

14.3 OK

T_B: SAVE_DB

15. Создание компонента из принадлежащих якорю конечных элементов.

U_M: Select  Entities

15.1 Выбрать Elements в первой строке

15.2 By Attributes - во второй

15.3 Ввести 4 для номера материала (Material Num)

15.4 OK

U_M: Select  Comp/ Assembly  Create Component

15.5 Ввести ARM в Component Name (имя компонента)

15.6 Выбрать Elements в Entity (компонент состоит из элементов)

1. OK

16. Силовые граничные условия для якоря.

M_M: Preprocessor  Loads  -Loads -Apply  -Magnetic -Comp.Force

16.1 Выбрать ARM в Cnam 1-9

16.2 OK

1. После просмотра информации в окне выбрать File  Close

17. Перевод размеров модели в метры (для расчета в системе СИ)

M_M: Preprocessor  -Modeling -Operate  Scale  Areas

17.1 Pick All

1. Ввести 0.1 в RX и RY

2. Выбрать Moved для параметра IMOVE (существующие области будут сдвинуты)

3. OK

T_ B: SAVE_DB

U_M: Plot  Elements

Расчет

18. Перевод плотности тока в обмотке в систему СИ.

При переводе из сантиметров в метры плотность тока изменяется в 10⁴ раз.

M_M: Solution  -Loads -Apply  Magnetic -CurrDensity  On Elements

18.1 Выбрать Box мышью.

18.2 Очертить в графическом окне рамкой область катушки.

18.3 OK

18.4 Ввести idens/0.012

18.5 OK

19. Задание параллельности магнитных линий границам исследуемой области.

U_ M: Plot  Lines

M_M: Solution  -Loads -Apply  -Magnetic -Potential  VectorPoten - Flux Par`l - OnLines

19.1 Отметить мышью все линии по внешнему периметру области (всего 14)

19.2 OK

T_B: SAVE_DB

20. Расчет

M_M: Solution  -Solve -Current LS

20.1 OK для начала счета

T_B: SAVE_DB

Анализ результатов (Postprocessing)

21. Построение линий магнитной индукции.

M_M: General Postproc  Plot Results  -Contour Plot -2D Flux lines

21.1 OK в окне установки параметров изображения. В графическом окне появляется картина магнитных линий.

22. Определение равнодействующей магнитных сил на якоре.

M_M: General PostProc  Elec & Mag. Calc  -2D and 3D -Comp. Force

22.1 Выбрать ARM в Cnam 1-9

22.2 OK

22.3 Просмотреть результат в появившемся окне.

1. Нажать File  Close (закрыли окно)

23. Отображение плотности тока в векторной форме.

M_M: General Postproc  Plot Results  -Vector Plot  Predefined

23.1 В левом окошке выбрать Flux & gradient

23.2 В правом - Mag. FluxDens

23.3 OK

24. Графическое изображение плотности магнитного потока.

Отображается величина плотности магнитного потока без осреднения результатов в зонах разделения различных типов материалов.

T_B: PowrGRPH

1. Powergraphics - в положение on

2. OK

M_M: General Postproc  Options for Output (параметры изображения).

1. Выбрать All but Mat Prop для [AVRES]

2. OK

M_M: General Postproc  Plot Results  -Contour Plot -Nodal Soln

1. Выбрать Flux &gradient в левом окне.

2. Выбрать BSUM в правом окне (длина вектора магнитного потока).

3. OK

25. Расчет отдельных характеристик модели на примере индуктивности катушки.

Выделяем элементы, принадлежащие катушке

U_M: SelectEntities

25.1 Ввести 3 в Min, Max, Inc (выбрали элементы с материалом №3)

1. OK

2. Ввести n в NTURN (число витков)

3. В информационном окне прочесть основные характеристики катушки индуктивности и закрыть его FileClise

26. Выход из ANSYS.

T_B: Quit

1. Выбрать SAVE Geom + Loads

2. OK

4

Представительство CAD FEM GmbH в СНГ: 107497, Москва, Щелковское шоссе, 77, офис 1703

Тел: (095) 468-8175 Тел.\Факс: (095) 913-2300 e-mail: cadfem@online.ru

Филиал в Перми: 614000, Пермь, Комсомольский пр., 29-a,

Пермский государственный технический университет, каф. Вычислительной математики и механики.

Тел: (342) 127-193, 391-970, 391-564 e-mail: truf@icmm.ru

Характеристики

Тип файла документ

Документы такого типа открываются такими программами, как Microsoft Office Word на компьютерах Windows, Apple Pages на компьютерах Mac, Open Office - бесплатная альтернатива на различных платформах, в том числе Linux. Наиболее простым и современным решением будут Google документы, так как открываются онлайн без скачивания прямо в браузере на любой платформе. Существуют российские качественные аналоги, например от Яндекса.

Будьте внимательны на мобильных устройствах, так как там используются упрощённый функционал даже в официальном приложении от Microsoft, поэтому для просмотра скачивайте PDF-версию. А если нужно редактировать файл, то используйте оригинальный файл.

Файлы такого типа обычно разбиты на страницы, а текст может быть форматированным (жирный, курсив, выбор шрифта, таблицы и т.п.), а также в него можно добавлять изображения. Формат идеально подходит для рефератов, докладов и РПЗ курсовых проектов, которые необходимо распечатать. Кстати перед печатью также сохраняйте файл в PDF, так как принтер может начудить со шрифтами.

Список файлов учебной работы