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AnsoftMaxwell2D/3D使用说明使用说明使用说明使用说明目录第1章Ansoft主界面控制面板简介第2章二维（2D）模型计算的操作步骤2.1创建新工程…………………………………………………………………22.2选择求解问题的类型…………………………………………………………32.3创建模型（DefineModel）…………………………………………………42.4设定模型材料属性（SetupMaterials）……………………………………62.5设定边界条件和激励源（SetupBoundaries/Sources）…………………82.6设定求解参数（SetupExecutiveParameters）…………………………92.7设定求解选项（SetupSolutionOptions）………………………………102.8求解(Solve)…………………………………………………………………102.9后处理（PostProcess）……………………………………………………112.10工程应用实例………………………………………………………………12第3章三维（3D）模型计算的操作步骤3.1建模…………………………………………………………………………143.2定义材料属性…………………………………………………………………173.3加载激励和边界条件…………………………………………………………183.4设置求解选项和求解…………………………………………………………183.5后处理…………………………………………………………………………183.6补充说明………………………………………………………………………183.7例1两电极电场计算………………………………………………………18第4章有限元方法简介4.1有限元法基本原理……………………………………………………………224.2有限元网格自适应剖分方法…………………………………………………231第1章Ansoft主界面控制面板简介在Windows下安装好Ansoft软件的电磁场计算模块Maxwell之后，点击Windows的“开始”、“程序”项中的Ansoft、MaxwellControlPanel，可出现主界面控制面板（如下图所示），各选项的功能介绍如下。1.1ANSOFT介绍Ansoft公司的联系方式，产品列表和发行商。1.2PROJECTS创建一个新的工程或调出已存在的工程。要计算一个新问题或调出过去计算过的问题应点击此项。点击后出现工程控制面板，可以实现以下操作：新建工程。运行已存在工程。移动，复制，删除，压缩，重命名，恢复工程。新建，删除，改变工程所在目录。1.3TRANSLATORS进行文件类型转换。点击后进入转换控制面板，可实现：1.将AutoCAD格式的文件转换成Maxwell格式。2.转换不同版本的Maxwell文件。1.4PRINT打印按钮，可以对Maxwell的窗口屏幕进行打印操作。1.5UTILITIES常用工具。包括颜色设置、函数计算、材料参数列表等。2第第第第2222章章章章二维二维二维二维（（（（2D2D2D2D））））模型计算的操作步骤模型计算的操作步骤模型计算的操作步骤模型计算的操作步骤2.1创建新工程创建新工程创建新工程创建新工程选择MexwellControlPanel(MexwellSV)启动Ansoft软件→点击PROJECTS打开工程界面（如图2.1所示）→点击New进入新建工程面板（如图2.2所示）。在新建工程面板中为工程命名（Name），选择求解模块类型（如Maxwell2D,Maxwell3D,MaxwellSV等）。MaxwellSV为StudentVersion即学生版，它仅能计算二维场。在这里我们选择MaxwellSVversion9来完成二维问题的计算。图2.1工程操作界面图2.2新建工程界面32.2选择求解问题的类型选择求解问题的类型选择求解问题的类型选择求解问题的类型上一步结束后，建立了新工程（或调出了原有的工程），进入执行面板（ExecutiveCommands）如图2.3所示。面板的左边是一系列的执行菜单，在接下来的求解过程中将顺次执行它们（前面的菜单没有正确执行时后面的菜单为灰色，不能执行）。第一步，选择求解器（Solver），点击后会出现场类型选项，包括静电场（Electrostatic），稳恒磁场（Magnetostatic）和正弦时变涡流场（EddyCurrent）等。选择用户要求解的问题类型。第二步，选择求解区域几何类型（Drawing），包括平行平面场（XYPlane）和轴对称场（RZPlane）。对于场域模型创建模块（DefineModel），设定模型材料属性模块（SetupMaterials），设定边界条件与激励源模块（SetupBoundaries/Sources），设定执行参数模块（SetupExecutiveParameters），设定求解参数模块（SetupSolutionOptions），求解模块（Solver）与后处理模块（PostProcess）将在下面分别详细说明。图2.3执行面板（ExecutiveCommands）42.3创建模型创建模型创建模型创建模型（（（（DefineModel））））点击DefineModel选项，进入模型绘制面板（2DModeler）如图2.4所示。图2.4：模型绘制面板（2DModeler）2.3.1模型绘制命令项介绍模型绘制命令项介绍模型绘制命令项介绍模型绘制命令项介绍File创建新文件（New）或调出已有文件（Open）及保存几何模型文件（Save）；导入和导出其他格式文件（Import）；设置打印选项（PrintSetup）；打印（Print）；退出模型绘制界面（Exit）。实际上，进入该界面后可以直接建立模型，然后在推出时程序将提问是否保存模型，且会自动按工程名赋予模型文件名。在建模期间若担心信息丢失，可以使用保存命令存盘。Edit进行图形编辑，包括选择对象（Select）和取消选择（Deselect）、剪切（Cut）、复制（Copy）和粘贴（Paste）、删除（Clear）；定义对象属性（Attributes）；控制对象的可见性（Visibility）等。复制功能可以沿坐标轴、线或对称面复制对象。Reshape修改物体的形状。包括对选中的物体进行按比例大小缩放（ScaleSelection）；对定义圆弧的线段数进行重新设置（Edge-NumberofSegments）（在画圆弧时已进行了定义）。圆弧线段的长度应小于有限元网格相应边界单元的边长，否则会带来较大的计算误差。因此，应定义较多的圆弧线段数（如对于圆周最好设180段）。Boolean不同物体之间的运算，包括合并（Union）、相减（Subtract）（如形成一个圆环可以通过两个圆相减得到）、相交（Intersect）等操作。Arrange模型排列，包括移动（Move），旋转（Rotate），镜像（Mirror），同时可以重新定5义模型尺度，即变换模型大小。Object选择物体模型绘制类型，包括：直线或折线（Polyline，双击鼠标结束画线）、圆弧（Arc）、由点定义的光滑曲线（Spline）、矩形（Rectangle）、圆（Circle）。Model模型绘制参数设置与调整，包括距离测量（Measure）、绘图量纲（DrawingUnits）、绘图板大小定义（DrawingSizes）、画笔捕捉设定（SnaptoMode）、颜色与文字大小默认值设定（Defaults）。Window绘图窗口显示与坐标处理等，包括显示缩放（ChangeView-Zoomin,out）、坐标平移或旋转（CoordinateSystem）、绘图界面网格设置（Grid）、填充封闭区域（FillSolids）。Help提供在线帮助。2.3.2板面快捷工具功能介绍板面快捷工具功能介绍板面快捷工具功能介绍板面快捷工具功能介绍工具条工具条工具条工具条图2.5为快捷工具条的图标，从左到右依次为：画折线或直线、顺时针弧线、逆时针弧线、光滑曲线、写文字标记、绘制矩形、圆；物体平移、物体旋转、选择物体、取消选择、设置颜色、物体属性（包括显示物体的端点和给物体定位）、测量（包括显示所选两点的坐标与距离，两点连线与水平线的夹角）、放大、缩小、适应（使显示平面与物体大小适应）、坐标平移、坐标旋转。图2.5：快捷工具条绘图区绘图区绘图区绘图区绘图区是绘制物体的区域。可以利用Window命令项中的Cascade-Subwindows选项打开多个绘图区窗口。可以调整这些窗口的位置和布局，也可以对每个窗口进行放大或缩小等操作，而其他窗口中的物体保持不变，此功能可以用来从不同的视角观察绘图区域，例如可以在一个窗口上放大局部区域观察细节，而另一个观察整体。状态栏状态栏状态栏状态栏状态栏位于模型绘制面板的底部，显示鼠标所在位置的坐标值，其主要用途是在建模工程中直接输入坐标或几何尺寸，这是建模的一个常用的办法。因为用鼠标建模不易获得准确坐标数据。若要在数据栏中输入坐标时，应将鼠标移出绘图区域，否则6移动鼠标时会更改数据栏中的数据。注意数据输入后按Enter健生效。信息栏信息栏信息栏信息栏信息栏位于“状态栏”的上面，用来提示应进行的操作或显示鼠标功能。例如，点击建立矩形区域命令后，信息栏显示：MOUSELEFT:Selectfirstcornerpointofrectangle（按鼠标左健选择（确定）矩形的第一个角点），MOUSERIGHT:Abortcommand（按鼠标右健中断当前命令）。注意：按鼠标右健中断命令功能会经常用到。若在U、V（X、Y）数据栏中输入数据后按Enter健，信息栏显示：MOUSELEFT:Selectsecondcornerpointofrectangle（选择矩形的第二个角点），此时在dU、dV数据栏中输入矩形的宽和高按Enter健便可建立矩形。2.3.3建模的基本操作程序小结建模的基本操作程序小结建模的基本操作程序小结建模的基本操作程序小结（1）选择Model/DrawingPlane命令，设置模型的绘制平面。选项中包括XYPlane和RZPlane.（（（（2））））选择Model/DrawingSize重新定义模型区域的大小。（（（（3））））选择Model/DrawingUnits来定义模型所用的单位。（4）创建模型。建议通过画直线和圆弧来完成场域边界的建立。（5）需要的时候，利用Edit,Reshape和Arrange菜单命令修改你所建立的模型。（6）在建立模型的过程中也可以调用Window菜单命令新建子面板，用于模型细节或其他方面的建模。（7）保存所建立的模型，退出模型绘制面板。2.4设设设设定模型材料属性定模型材料属性定模型材料属性定模型材料属性（（（（SetupMaterials））））2.4.1界面介绍界面介绍界面介绍界面介绍模型材料界面分为4块（如下图所示），左上部为物体(object)和已定义的材料名(Material)列表。尚未定义的材料名为UNASSIGNED，场域背景(Background)默认设定材料为真空(Vacuum)。左下部分为Ansoft给定的或用户加入的材料库(Material)，右上部分为模型图，右下部分为材料的具体参数。2.4.2设置材料属性设置材料属性设置材料属性设置材料属性1．若材料库中存在所需材料，则从物体列表中选中一个物体，然后从材料库中选择所需材料，最后点击“Assign”即可完成该物体的材料属性设定。2．若材料库中不存在所需材料，则需要先填加新材料到材料库，然后再设定物体的材料属性。填加新材料到材料库中的步骤如下。7（1）选择Material中的Add（2）在MaterialProperties下面的文本框内填入材料名。（3）如果需要，可选择材料名文本框下面的PerfectConductor（良导体），AnisotropicMaterial（各向异性材料）