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第十七章其它分析选项和求解方法17.1引言本章叙述ANSYS程序用于电磁、电场、静电场和电流分析的加载选项和其它求解方法。所有这些分析类型，都可以使用ANSYS命令而不用GUI菜单路径来对边界条件和载荷进行施加、删除、列表显示或运算操作，本章就是描述应该使用哪些命令。本章也解释每种分析类型的有效的载荷步选项。载荷步选项用于控制如何施加载荷，它们包括：·时间和时间步·子步数·载荷的阶跃或斜坡变化·收敛容差（对非线分析）·输出控制另外，对于2-D和3-D静磁分析（标量势法、棱边单元法或矢量势法），还有另外一种求解选择，即，可通过人工控制求解顺序而不是让程序自动控制求解分析（用MAGSOLV命令或其菜单MainMenuSolution-LoadStepOpts-Magnetics-StaticAnaly-OptandSolv可让程序自动控制求解分析）。本章描述这种人工方法所要求的菜单路径或命令。本章信息按分析类型编排，例如，首先是2-D静磁分析的全部加载和求解选项，接着是3-D标量势法磁分析的全部加载和求解选项，以此类推。17.22-D静磁分析加载选项2-D静磁分析对载荷的施加、删除、列表显示、传递、或缩放，可用的命令如下。关于这些命令的详细描述以及它们相应的菜单路径请参见ANSYS命令手册。注意：对于这类分析，约束载荷为磁矢量自由度（AZ），力载荷为电流段（CSGX），表面载荷为Maxwell面（MXWF）和无限表面（INF），体载荷为源电流密度（JS）、磁虚位移（MUDI）、和电压降（VLTG）。17.2.1在关键点上加载：所执行的任务相应的命令加约束DK删除约束DKDELE列表显示约束DKLIST传递约束DTRAN加力FK删除力FKDELE列表显示出力FKLIST传递力FTRAN加体载荷BFK删除体载荷BFKDELE列表显示体载荷BFKLIST传递体载荷BFTRAN17.2.2在线上加载：所执行的任务相应的命令加约束DL删除约束DLDELE列表显示约束DLLIST传递约束DTRAN加面载荷SFL删除面载荷SFLDELE面载荷列表显示SFLLIST传递面载荷SFTRAN加面载荷设置SFGRAD加体载荷BFL删除体载荷BFLDELE列表显示体载荷BFLLIST17.2.3在面上加载：所执行的任务相应的命令加约束DA删除约束DADELE列表显示约束DALIST传递约束DTRAN加面载荷SFA删除面载荷SFADELE面载荷列表显示SFALIST传递面载荷SFTRAN加面载荷设置SFGRAD加体载荷BFA删除体载荷BFADELE列表显示体载荷BFALIST17.2.4在体上加载：所执行的任务相应的命令加体载荷BFV删除体载荷BFVDELE列表显示体载荷BFVLIST17.2.5在节点上加载：所执行的任务相应的命令加约束D删除约束DDELE列表显示约束DLIST缩放约束DSCALE加约束设置DSYM，DCUM加力F删除力FDELE列表显示力FLIST缩放力FSCALE加力设置FCUM加面载荷SF删除面载荷SFDELE列表显示面载荷SFLIST缩放面载荷SFSCALE加面载荷设置SFCUM，SFGRAD加体载荷BF删除体载荷BFDELE体载荷列表显示BFLIST缩放体载荷BFSCALE17.2.6在单元上加载：所执行的任务相应的命令加面载荷SFE删除面载荷SFEDELE列表显示面载荷SFELIST缩放面载荷SFESCALE加面载荷设置SFCUM，SFFUN，SFGRAD加体载荷BFE删除体载荷BFEDELE列表显示体载荷BFELIST缩放体载荷BFESCALE加体载荷设置BFECUM17.32-D静磁分析的另外一种求解方式本手册第2章叙述了如何使用MAGSOLV命令或它的等效菜单路径来快速求解2-D静磁分析，本节解释如何人工地用两步求解顺序来进行求解。17.3.1给第一步解算定义载荷步选项可以给2-D静磁分析定义通用或非线性载荷步选项。17.3.1.1通用选项在非线性静磁分析中，一般都要使用通用选项，这些选项是：·子载荷步数或时间步长一个非线性分析要求在每个载荷步内有多个子步，以便ANSYS能逐步地施加所定义的载荷，从而得到精确的结果。缺省为每载荷步内程序只使用一个子步。命令：NSUBSTGUI：MainMenuSolutionLoadStepOpts-Time/FrequencTimeandSubstps·阶跃或斜坡加载如果为阶跃加载，则在第一子步就加上全载荷值，且载荷值在其余子步保持不变。如果为斜坡加载（缺省），则每个子步都逐步增加载荷值。要定义到底是阶跃型或是斜坡型加载，可用KBC命令或使用上述TIME命令的GUI路径。17.3.1.2非线性选项第一次求解所仅有的非线性载荷步选项是平衡迭代数。缺省的平衡迭代数是每子步25次平衡迭代，但该第一步求解是不需要收敛的，故推荐每子步执行一次平衡迭代即可。用下面方法之一来定义平衡迭代数：命令：NEQITGUI：MainMenuSolutionNonlinearEquilibriumIter17.3.2写载荷数据或开始求解对第一步近似求解可以将载荷数据写到载荷步文件中，或者立即开始求解第一载荷步，用下面的方法之一可以把载荷数据写入载荷步文件：命令：LSWRITEGUI：MainMenuSolutionWriteLSFile用下面方法之一来立即求解该载荷步：命令：SOLVEGUI：MainMenuSolutionCurrentLS17.3.3给第二个载荷步定义载荷步选项可以对第二个载荷步定义通用选项、非线性选项、输出控制等。17.3.3.1通用选项通用选项在此用以定义子步数（用NSUBST命令或其等效菜单路径），对第二个载荷步，只需定义一个子载荷步即可。17.3.3.2非线性选项该选项主要是确定平衡迭代的选项，对于第二步求解，整个子步定义5到10次平衡迭代。其他非线性载荷步选取项包括：·收敛容差当满足规定的收敛标准时，ANSYS才认为一个非线性求解是收敛的。收敛检查可以基于磁势、电流段、或二者兼有，用户需要为收敛检查项定义一个典型值（VALUE），并为该典型值定义一个容差（TOLER），最后的收敛准则由VALUE*TOLER给出。例如，若定义5000作为电流段典型值，定义0.001作为容差，则电流段收敛标准将是5.0。对于各种势的收敛检查，ANSYS将两次连续平衡迭代之间节点势的改变量（ΔA=Ai-Ai-1）与收敛标准比较。对于电流段的收敛检查，ANSYS将不平衡载荷矢量与收敛标准进行比较，不平衡载荷矢量是外加电流（段）和内部（计算）电流（段）两者之间的差值。对于2-D静磁分析，ANSYS推荐基于电流段的收敛检查。ANSYS提供了两种定义收敛容差的方式，分别是：命令：CNVTOLGUI：MainMenuSolutionNonlinearConvergenceCrit·终止一个不收敛求解如果ANSYS在规定平衡迭代数内，其解不收敛，ANSYS要么中断求解，要么继续求解下一载荷步，这要根据所定义的中断准则而定。定义中断准则的方式是：命令：NCNVGUI：MainMenuSolutionNonlinearCriteriatoStop17.3.3.3输出控制ANSYS提供如下三种进行输出控制的方式：·控制打印输出这种选项控制在打印输出文件（Jobname.OUT）中的结果数据：命令：OUTPRGUI：MainMenuSolutionLoadStepOptsOutputCtrlsSoluPrintout·控制数据库和结果文件输出这种选项控制保存在结果文件（Jobname.RMG）中的数据：命令：OUTRESGUI：MainMenuSolutionLoadStepOptsOutputCtrlsDB/ResultsFile·外推结果该选项通过把单元积分点结果拷贝到节点而不是外推到节点的方式来观察单元积分点结果（缺省是用外推方式）：命令：ERESXGUI：MainMenuSolutionLoadStepOptsOutputCtrlsIntegrationPt17.3.4写载荷数据或开始求解对第二步求解可以将载荷数据写到载荷步文件中，或者立即开始求解，用下面的方法之一可以把载荷数据写入载荷步文件：命令：LSWRITEGUI：MainMenuSolutionWriteLSFile用下面方法之一来立即求解该载荷步：命令：SOLVEGUI：MainMenuSolutionCurrentLS17.3.5开始求解只有当在上面只写了载荷步文件而没有用SOLVE命令或它的等效菜单路径来立即求解载荷步时，才需执行此步。用下面方法之一，开始求解全部载荷步：命令：LSSOLVEGUI：MainMenuSolutionFromLSFiles一个2-D静磁分析典型的求解命令顺序如下：/solunsubst,3!Threesubstepsneqit,1!Oneequilibriumiterationoutres,all,none!Donotsaveresultssolve!Solvetheanalysisnsubst,1!Onesubstepneqit,20!Upto20equilibriumiterationscnvtol,csg,,le-3!Convergencecriteriaoutres,all,last!Saveconvergedsolutionsolve!Solvefinish17.42-D或3-D谐波磁分析（MVP方法）的加载选项对于2-D谐波磁分析或3-D基于节点方法的谐波磁分析，可以定义如下载荷：·约束：矢势（AZ）或时间积分标量势（VOLT）·力：电流段（CSGX）或电流（AMPS）·体载荷：源电流密度（JS）或电压降（VLTG）用本章前面“2-D静磁分析加载选项”一节中列出的命令来对载荷进行施加、删除、列表显示、操作运算、或进行加载设置。其差别只是不能用SF族命令，因为谐波分析不处理面载荷。17.52-D或3-D谐波磁分析（MVP方法）的载荷步选项可以定义动态选项、通用选项、和输出控制17.5.1动态选项该分析类型的动态选项仅为谐波载荷的分析频率范围（HZ）。利用下面方法之一，定义分析频率范围：命令：HARFRQGUI：MainMenuSolution-LoadStepOpts-Time/FrequencFregandSubstps17.5.2通用选项在此有两种通用选项：谐波求解数、载荷变化方式（阶跃或斜坡）。可以定义任意数量的谐波求解数。ANSYS程序在用户定义的频率范围内平均分布谐波求解数（或子步）。例如，如果定义的频率范围为50到60HZ，定义的谐波求解数为10，则程序将分别计算频率在51、52、53、…、59和60HZ处的响应，对于频率范围的下限值（此处为50）则不做计算。缺省的载荷变化方式是斜坡变化，即载荷值随每个子步逐渐增加。如果使用阶跃加载方式，则在频率范围内全部子步都保持相同载荷值。用下面的方法之一载荷变化方式：命令：KBCGUI：MainMenuSolution-LoadStepOpts-Time/FrequencTime-TimeStepMainMenuSolution-LoadStepOpts-Time/FrequencTimeandSubstps17.5.3输出控制可以控制打印输出、控制数据库和结果文件输出以及外推结果，详见本章第三节。17.62-D或3-D瞬态磁分析（MVP方法）的加载选项可以对2-D瞬态磁分析或3-D基于节点MVP方法瞬态磁分析定义如下载荷：·约束：矢势（AZ）和时间积分标量势（VOLT）·力：电流段（CSGX）、电流（AMPS）·面载荷：Maxwell面（MXWF）·体载荷：源电流密度（JS）、虚位移（MVDI）、电压降（VLTG）使用本章第二节“2-D静磁分析加载选项”所列命令来加这些载荷。17.72-D或3-D节点法瞬态磁分析（MVP方法）的载荷步选项对于瞬态磁分