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[原创] 一个简单案例给大家演示一下FLUX强大的后处理面数据操纵能力

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该用户从未签到

发表于 2014-4-13 15:38 | 显示全部楼层 |阅读模式
        最近在学习got-it优化工具,软件自带了一个Actuator案例。在跟着这个案例学习的过程中,突然想起来前几天和天源科技技术支持张博士讨论的一个问题:
如下图所示,静态磁场空间中有两个磁激励源,中间有一铁磁材料(例如:钢);众所周知,在该静态场中,铁磁材料会被磁化出一个图示中的磁场,这时候该材料的特性已类似于永磁体并将受到两个固有磁源的吸引力;在有限元分析中可以求得该物体所受到的合力,那么,如何分别求解两个磁体对它的力呢?
显然,采用分别建立左、右部分模型的方法是不够准确的,因为在下图中的铁磁区域磁化状态是在合成磁场激励下形成的。


图1 问题描述
        那么该如何考虑这个问题呢?一个直接有效的思想就是把受合成磁场磁化后的铁磁材料当做永磁体激励源,然后分别建立它与两个固有磁激励源的模型并计算各模型中铁块受力。这对有限元软件来说是一个比较困难的事情,因为你不但需要固定铁磁区域的磁导率还需要将其面磁密矢量分布固定下来。这对于有限元数据处理要求是极其苛刻的,据我所知,目前少有软件能做到这一点(ansoft只可以固定永磁体的磁化状态,对于铁磁材料就只能固定磁导率了)。
        但在研究了FLUX的材料设置之后,发现我们在后处理中不但能像李博士的视频中讲的那样能固定磁导率而且还可以固定其他一些电磁场量分布(例如:B、H、J等等),并能将它们赋给材料属性当中。下面就给大家介绍一下具体操作方法:
        首先建立一个静态磁场有限元模型如下图。两侧分别为SN、NS永磁体,材料相同但与中间铁磁区域的间距不同,所以铁心受到的合力不为零。


图2 有限元模型
        求解该工程,得到的空间磁力线及铁磁区域磁矢量B分布如下:


图3 空间磁力线分布


图4 铁心区域磁矢量分布
        通过computation计算得到铁心区域受到的合力为FX=4.65N。
        下面介绍如何求解铁心受到各永磁体的分力。
        首先将上面模型分析得到的铁磁区域相对磁导率以及铁心区域的磁密分布导出到.dex文件(该方法可见新出的FLUX自学手册或李博士的视频教程“电感计算”)。

  
图5 固定铁心区域磁化状态
        删除求解结果并另存新工程。


图6 另存工程
        下面将求解mag_1对铁心区域的吸引力,这时需要将mag_2的面域属性更改为空气。


图7 更改面域属性

        将前面保存下来的磁化数据以New tabulated spatial quantity形式导入到新工程中。
  

图 8 导入磁化数据

        新建表征铁磁材料被磁化之后的类永磁体材料,材料类型为Spatial linear magnet,剩磁及相对磁导率为上面倒入的面数据。


图9 新建永磁体材料


图 10 将新材料赋给原铁磁区域
        设置完毕之后点击solve进行计算。结果如下图所示:


图11 mag_1与磁化之后的铁心共同建立的磁场


图12 铁磁区域中mag_1与磁化之后的铁心共同建立的磁场


图13 铁磁区域冻结的磁导率


图14 mag_1对铁磁区域的吸引力
        所以,mag_1对铁磁区域的吸引力为F1=-11.07N。
        同理可计算mag_2对铁磁区域的吸引力,结果如下:


图15 mag_2与磁化之后的铁心共同建立的磁场


图16 铁磁区域中mag_2与磁化之后的铁心共同建立的磁场


图17 铁磁区域冻结的磁导率


图18 mag_2对铁磁区域的吸引力
        于是,mag_2对铁磁区域的吸引力F2=6.41N。合力FX=F1+F2=-11.07+6.41=4.66N,符合第一步得到的合力FX=-4.65N。

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发表于 2014-4-14 00:04 | 显示全部楼层
你写成pdf传上去多省劲。。。。谢谢质能方程!

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好的  详情 回复 发表于 2014-4-14 08:18
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 楼主| 发表于 2014-4-14 08:18 | 显示全部楼层
simonintel 发表于 2014-4-14 00:04
你写成pdf传上去多省劲。。。。谢谢质能方程!

好的

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发表于 2014-4-14 08:59 | 显示全部楼层
还不错,谢谢了。
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[LV.2]偶尔看看II

发表于 2014-4-14 11:11 | 显示全部楼层
赞,凌博{:soso_e179:}

可以评为年度最佳帖子了{:soso_e113:}
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发表于 2014-4-18 20:21 | 显示全部楼层
好贴,谢谢了!
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[LV.4]常住居民I

发表于 2014-4-22 10:46 | 显示全部楼层
本帖最后由 hscqu 于 2014-4-22 10:49 编辑

很好的帖子,通过简单的例子揭示flux对特殊问题的处理方法。

但有一点提出来大家商榷:
将两个magnet对core受力的作用分解为单个magnet作用的叠加,并通过flux新材料的定义功能来固定core上的磁导率和B ,以确保两个magnet同时作用与分别作用时,core上的磁场参量一致,但处理过程中似乎忽略了magnet与core之间介质中的磁场分布情况在同时作用与分别作用时是不相同的,由此带来了计算误差。当然,在介质为空气时,这种误差很小,但为导磁介质时,误差就会较大了。

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很好的观点,本案例的分析初衷就是磁场对导磁介质力的作用。 这里面采用的导磁介质即为铁心,当然如果外部空间的相对磁导率远大于1,则需固定整个区间的磁导率  详情 回复 发表于 2014-4-22 11:12
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 楼主| 发表于 2014-4-22 11:12 | 显示全部楼层
hscqu 发表于 2014-4-22 10:46
很好的帖子,通过简单的例子揭示flux对特殊问题的处理方法。

但有一点提出来大家商榷:

很好的观点,本案例的分析初衷就是磁场对导磁介质力的作用。

这里面采用的导磁介质即为铁心,当然如果外部空间的相对磁导率远大于1,则需固定整个区间的磁导率
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发表于 2014-5-26 20:59 | 显示全部楼层
冒昧的提问一个:
我是要研究导磁材料的饱和效应。先是在没有考虑导磁材料饱和的情况下按照楼主步骤进行设置计算,与楼主计算相符。后面设置让中间的导磁材料达到了饱和效应,发现结果就不相符了。后面反思:即将两个magnet单独分析后进行叠加,应该是利用flux新材料的定义功能来固定core上的磁导率,而不需要固定剩磁B吧?因为如果core的剩磁B给定,它从一开始不就是永磁体了,再重新计算两个magnet同时作用时与一开始的情况(两个magnet和一个导磁材料)是不相符的。故单独分析时只需要定义core上的磁导率吧?PASE:最后我在导磁材料远远低于磁饱和的情况下不重新定义core,进行了单独计算,三者等式关系满足(相差小数点后一位)。不知这样分析有无道理,请指教!
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发表于 2014-5-26 21:11 | 显示全部楼层
我按照刚才说的,在考虑磁饱和的情况下,只重新定义了core的磁导率(也就是进行了冻结磁导率),三者计算结果相差小数点后第二位。

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我语文不好,读了几遍没读懂 please show your steps and results  详情 回复 发表于 2014-5-26 21:24
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 楼主| 发表于 2014-5-26 21:24 | 显示全部楼层
zhang2014 发表于 2014-5-26 21:11
我按照刚才说的,在考虑磁饱和的情况下,只重新定义了core的磁导率(也就是进行了冻结磁导率),三者计算结 ...

我语文不好,读了几遍没读懂 please show your steps and results
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发表于 2014-5-27 10:05 | 显示全部楼层
Options and results is demonstrated in PDF. thanks much !

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....还是看的云里雾里,我大概能猜到一些原因 1、请贴出冻结磁导率之后的铁心磁密分布,与原模型的磁密分布进行对比,以证明确实冻结了 2、请给出剖分情况(从你的模型来看,这个方面出问题的概率不大)  发表于 2014-5-27 10:49
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发表于 2014-5-27 11:48 | 显示全部楼层
zhang2014 发表于 2014-5-27 10:05
Options and results is demonstrated in PDF. thanks much !

可能前面太啰嗦了。我是想表明:冻结磁导率的时候应该只冻结CORE的MUR这一项,而不用冻结CORE的磁密。不然导磁材料里面有剩磁,不就成了三个永磁体,而非两个永磁体+一个导磁材料。PS:请问导出的MUR是铁芯的磁导率吧?
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发表于 2014-5-27 21:11 | 显示全部楼层
e=mc^2 发表于 2014-5-26 21:24
我语文不好,读了几遍没读懂 please show your steps and results

可能前面太啰嗦了。我是想表明:冻结磁导率的时候应该只冻结CORE的MUR这一项,而不用冻结CORE的磁密B 。不然导磁材料里面有剩磁,不就成了三个永磁体的相互作用,而非两个永磁体+一个导磁材料。PS:请问导出的MUR是铁芯的磁导率吧?

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感谢你提出质疑参与讨论!  详情 回复 发表于 2014-5-27 22:22
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 楼主| 发表于 2014-5-27 22:22 | 显示全部楼层
zhang2014 发表于 2014-5-27 21:11
可能前面太啰嗦了。我是想表明:冻结磁导率的时候应该只冻结CORE的MUR这一项,而不用冻结CORE的磁密B 。 ...

感谢你提出质疑参与讨论!

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该用户从未签到

发表于 2015-9-1 19:02 | 显示全部楼层
楼主的辛苦工作对我们研究类似问题非常有帮助!楼主辛苦!
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发表于 2016-3-23 18:54 | 显示全部楼层
我想问一下,在定义材料的时候,我想输入磁滞回线,但是我想通过输入JA模型(磁滞回线的函数)自己定义这个磁滞回线,那我该怎么输入该函数模型?

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[attachimg]130071[/attachimg]  详情 回复 发表于 2016-3-24 14:13
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 楼主| 发表于 2016-3-24 14:13 | 显示全部楼层
wudihaoren10 发表于 2016-3-23 18:54
我想问一下,在定义材料的时候,我想输入磁滞回线,但是我想通过输入JA模型(磁滞回线的函数)自己定义这个 ...

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发表于 2016-3-26 15:32 | 显示全部楼层

我的怎么没有这个选项呢?

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我用的12.1最新版本  详情 回复 发表于 2016-3-28 12:22
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wudihaoren10 发表于 2016-3-26 15:32
我的怎么没有这个选项呢?

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