191

Г Л А В А 1 0

Примеры

Эта глава содержит описание примеров, находящихся в папке Examples. Каждый пример в этой папке представляет собой полный набор данных: геометрическая модель с построенной сеткой конечных элементов, файл описания свойств и готовое решение. Приведенные результаты решения позволяют сразу увидеть многие возможности анализа без траты времени на подготовку данных и решение задачи.

Для некоторых примеров, описанных в этой главе, в файле справки ELCUT содержится пошаговое описание процесса построения геометрической модели, ввода свойств материалов, задания граничных условий, и анализа результатов решения. Описание показывает основные подходы при моделировании различных задач и дает Вам возможность изучить ELCUT, следуя инструкциям в этом описании. Смотрите раздел Учебник в файле помощи.

192 Глава 10 Примеры

Задачимагнитостатики

Magn1: Нелинейный постоянный магнит

Постоянный магнит со стальным сердечником и якорем.

Тип задачи:

Нелинейная задача магнитостатики в плоско-параллельной постановке.

Геометрия модели:
		40		N
M
		Сталь
K				L
G	H	АЛЬНИКО	I	J
C	D	E
				F
		Сталь
A				B
	10	20

Все размеры указаны в сантиметрах.

Постоянные магниты изготовлены из сплава АЛЬНИКО, коэрцитивная сила составляет 147218 А/м. Магниты намагничены в вертикальном направлении противоположно друг другу. В таблице задана кривая размагничивания для сплава АЛЬНИКО:

H (A/м)	-147218	-119400	-99470
B (Tл)	0.0	0.24	0.4

-79580	-53710	-19890	0.0
0.5	0.6	0.71	0.77

Характеристика намагничивания стали:

H (A/м)	400	600	800	1000	1400	2000	3000	4000	6000

Задачи магнитостатики

193

B (Тл)	0.73	0.92	1.05	1.15	1.28	1.42	1.52	1.58	1.60

Сравнение результатов:

Максимальное значение вертикальной составляющей магнитной индукции (Тл):

ANSYS	0.42
COSMOS/M	0.404
ELCUT	0.417

См. задачу Magn1.pbm в папке Examples.

Смотрите раздел Учебник в файле помощи для получения пошаговых инструкций по созданию и решению этого примера.

194	Глава 10 Примеры
	Magn2: Плунжерный электромагнит
	Исполнительный орган в виде плунжерного электромагнита состоит из
	обмотки, окруженной ферромагнитным сердечником, и якоря в виде плунжера.
	Задача состоит в расчете магнитного поля в устройстве и тягового усилия,
	приложенного к якорю.
	Тип задачи:
	Нелинейная осесимметричная задача магнитостатики.
	Геометрия:
	6	2	20
			Якорь
			Катушка
			Сердечник
		16	4
		24
	Все размеры заданы в сантиметрах.

Задачи магнитостатики

195

Дано:

Относительная магнитная проницаемость воздуха и катушки µ = 1; Плотность тока в катушки j = 1·106 A/м2;

Характеристика намагничивания для материала сердечника и якоря:

H (A/м)	460	640	720	890	1280	1900	3400	6000
B (Тл)	0.80	0.95	1.00	1.10	1.25	1.40	1.55	1.65

Задача:

Рассчитать магнитное поле в соленоиде и определить тяговое усилие, приложенное к якорю.

Решение:

Магнитная система соленоида полностью замкнута, поэтому внешнюю границу модели можно поместить относительно близко к сердечнику соленоида. Более протяженный слой воздуха включен в модель со стороны якоря, поскольку в этой зоне нельзя пренебречь выпучиванием поля.

Плотность сетки выбрана по умолчанию, однако для улучшения распределения сетки в модель включены три дополнительных вершины. Мы поместили одну из них на внутреннюю поверхность катушки вблизи угла якоря, и две другие - против углов сердечника на обеих сторонах якоря.

Замкнутый контур для вычисления силы должен окружать якорь. Поместим его в середину воздушного зазора между якорем и сердечником. Определяя контур интегрирования, используйте сильное увеличение масштаба, чтобы избежать прилипания линий контура к сторонам модели.

Сила, действующая на якорь, составила F = 374.1 Н.

См. задачу Magn2.pbm в папке Examples.

196 Глава 10 Примеры

Сравнение результатов:

Наибольшее значение z-составляющей магнитной индукции в якоре:

	Bz (Тл)
Источник	0.933
ELCUT	1.0183

Источник:

D. F. Ostergaard, "Magnetics for static fields", ANSYS revision 4.3, Tutorials, 1987.