耀唐解讀
Abaqus是大家所熟知的結(jié)構(gòu)非線性有限元軟件,具有強(qiáng)大的結(jié)構(gòu)仿真能力。
除此之外,Abaqus還有其它物理場(chǎng)求解功能,如:流體、聲學(xué)、熱學(xué)、靜電以及靜磁場(chǎng)分析能力。
本文主要介紹Abauqs靜電場(chǎng)分析能力以及熱電耦合案例。
Abaqus靜電場(chǎng)分析-熱電耦合案例
電磁場(chǎng)分析范圍一般以頻率大小來(lái)劃分,對(duì)于頻率低于1MHz以下的,我們認(rèn)為是低頻分析,如電動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)、變壓器、傳感器、執(zhí)行器、渦流制動(dòng)、感應(yīng)加熱、懸浮、電槍等等。
通俗來(lái)講,如果波長(zhǎng)遠(yuǎn)小于結(jié)構(gòu)尺寸,近似作為低頻分析是合適的。對(duì)于高頻分析,則超出了Abaqus軟件的功能,需要使用專(zhuān)業(yè)的電磁場(chǎng)軟件(如CST)進(jìn)行仿真分析。
Abaqus靜電場(chǎng)分析-熱電耦合案例
靜電場(chǎng)主要理論是庫(kù)侖定律和高斯定律,研究靜止電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)。涉及到的物理參數(shù)主要是電導(dǎo)率和介電常數(shù),前者代表材料的導(dǎo)電能力(與電阻率互為倒數(shù)),后者是材料在外部電場(chǎng)作用下的極化能力。
在結(jié)構(gòu)工程師領(lǐng)域,更多的是結(jié)合歐姆定律以及焦耳定律,分析產(chǎn)品由電生成熱的能力以及相應(yīng)的熱應(yīng)力分析等。
因此,進(jìn)行此類(lèi)分析主要有以下幾點(diǎn)需要注意:
材料屬性主要是電導(dǎo)率、介電常數(shù)、導(dǎo)熱系數(shù)以及熱膨脹系數(shù)(如需計(jì)算熱應(yīng)力)等。
需要考慮集膚效應(yīng),在建模時(shí)需要考慮計(jì)算域大小。由于導(dǎo)體中有交流電或者交變電磁場(chǎng)時(shí),導(dǎo)體內(nèi)部的電流分布不均勻,導(dǎo)體內(nèi)的電流會(huì)集中在導(dǎo)體的表面。因此可以適當(dāng)減小計(jì)算域的大小以提高效率,同時(shí)在網(wǎng)格劃分時(shí)對(duì)近導(dǎo)體表面的網(wǎng)格適當(dāng)加密、導(dǎo)體內(nèi)部網(wǎng)格稀疏來(lái)減少計(jì)算量。
電勢(shì)是一個(gè)相對(duì)量,因此邊界條件定義時(shí)至少需要考慮一個(gè)參考電勢(shì)(電壓)。例如,最簡(jiǎn)單的靜電場(chǎng)分析可以是給定材料的電導(dǎo)率、給定兩個(gè)不同的電壓條件(或一個(gè)電壓+一個(gè)電流條件)。
網(wǎng)格劃分時(shí),有類(lèi)流體分析的邊界層網(wǎng)格來(lái)考慮集膚效應(yīng)
Abaqus靜電場(chǎng)分析-熱電耦合案例
計(jì)算結(jié)果如下圖:
焦耳熱云圖(1/8)與焦耳熱云圖(全模型)
Abaqus作為結(jié)構(gòu)軟件,補(bǔ)充的靜電場(chǎng)功能,更多還是用于電-熱-力耦合分析,即靜電場(chǎng)產(chǎn)生的焦耳熱導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)變形影響。如需更復(fù)雜的電磁場(chǎng)分析,還需要專(zhuān)業(yè)的電磁場(chǎng)仿真軟件。
如果對(duì)Abaqus的靜電場(chǎng)、靜磁場(chǎng)、結(jié)構(gòu)傳熱分析等感興趣,請(qǐng)聯(lián)系我們索取更多資料。
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