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本書以Ansys 2024 為平臺,介紹了工程中普遍面臨的各類電磁場分析問題,并
通過豐富的實例詳細介紹了利用Ansys 有限元軟件求解電磁場分析問題的方法。書中從實際應用出發,結合編者使用該軟件的經驗,對實例部分的操作過程和步驟采用GUI 方式逐步進行了講解。為了幫助讀者熟悉Ansys 的相關操作命令,在每個實例的后面均列出了分析過程的命令流文件。
本書共11 章,第1 章對Ansys 電磁場有限元分析進行了簡要敘述,并介紹了后
續章節常用的電磁宏和遠場單元內容;第2 ~ 4 章介紹了二維靜態磁場、諧波磁場、瞬態磁場分析;第5 ~ 8 章分別使用標量法、棱邊單元法對三維靜態磁場、諧波磁場、瞬態磁場分析進行了介紹;第9 章介紹了穩態電流傳導分析;第10 章對靜電場h 方法分析進行了介紹;第11 章介紹了電路分析的內容。
本書可作為高校工科高年級本科生和研究生的自學教材,也可以作為電磁學工
程設計和研究人員的參考工具書。

本書共11 章,第1 章對Ansys 電磁場有限元分析進行了簡要敘述,并介紹了后續章節常用
的電磁宏和遠場單元內容;第2 ~ 4 章介紹了二維靜態磁場、諧波磁場、瞬態磁場分析;第5 ~ 8
章分別使用標量法、棱邊單元法對三維靜態磁場、諧波磁場、瞬態磁場分析進行了介紹;第9
章介紹了穩態電流傳導分析;第10 章對靜電場h 方法分析進行了介紹;第11 章介紹了電路分
析的內容。
本書附有電子資料包,其中除了有每一個實例GUI 實際操作步驟的視頻以外,還給
出了每個實例的命令流文件,讀者可以直接調用。

前　言
Ansys 軟件是美國Ansys 公司研制的大型通用有限元分析(FEA) 軟件。作為一款CAE 軟件,它能夠進行結構、熱、聲、流體以及電磁場等方面的研究,在核工業、鐵道、石油化工、航空航天、機械制造、能源、交通、國防軍工、電子、土木工程、造船、生物醫藥、輕工、地礦、水利、日用家電等領域有著廣泛的應用。Ansys 的功能強大,操作簡單方便,現在它已成為國際上較為流行的有限元分析軟件。目前,中國100 多所理工院校都采用Ansys 軟件進行有限元分析或者作為標準教學軟件。
本書以Ansys 2024 為平臺,介紹了工程中普遍存在的各類電磁場分析問題,并通過豐富的實例詳細介紹了利用Ansys 有限元軟件求解電磁場分析問題的方法。書中從實際應用出發,結合編者使用該軟件的經驗,對實例部分的操作過程和步驟采用GUI 方式逐步進行了講解。為了幫助讀者熟悉Ansys 的相關操作命令,在每個實例的后面均列出了分析過程的命令流文件。
本書共11 章,第1 章對Ansys 電磁場有限元分析進行了簡要敘述,并介紹了后續章節常用的電磁宏和遠場單元內容;第2 ~ 4 章介紹了二維靜態磁場、諧波磁場、瞬態磁場分析;第5 ~ 8章分別使用標量法、棱邊單元法對三維靜態磁場、諧波磁場、瞬態磁場分析進行了介紹;第9章介紹了穩態電流傳導分析;第10 章對靜電場h 方法分析進行了介紹;第11 章介紹了電路分析的內容。
本書附有電子資料包,其中除了有每一個實例GUI 實際操作步驟的視頻以外,還給出了每個實例的命令流文件,讀者可以直接調用,讀者可以登錄網盤https://pan.baidu.com/s/1AGUZmR13HeMXQbxuUA5OKA 下載,提取碼swsw。也可以掃描下面二維碼下載:
本書主要由石家莊三維書屋文化傳播有限公司的胡仁喜博士和康士廷兩位老師編寫,其中胡仁喜執筆編寫了第1 ~ 8 章,康士廷執筆編寫了第9 ~ 11 章。由于作者的水平有限,書中缺點和錯誤在所難免,懇請專家和廣大讀者不吝賜教,加入QQ 群1001598535 或聯系714491436@qq.com 予以指正。

石家莊三維書屋文化傳播有限公司的胡仁喜博士和康士廷兩位老師編寫

目　錄
前言
第1 章　電磁場有限元分析概述 1
1.1　電磁場基本理論 2
1.1.1　麥克斯韋方程2
1.1.2　一般形式的電磁場微分方程 3
1.1.3　電磁場中常見邊界條件 3
1.2　Ansys 電磁場分析對象 4
1.3　標量位法、矢量位法、棱邊單元法的比較 5
1.3.1　標量位法 5
1.3.2　矢量位法 5
1.3.3　棱邊單元法 5
1.4　電磁場單元概述 6
1.5　電磁宏 7
1.5.1　電磁宏使用范圍 7
1.5.2　電磁宏分類 7
1.6　遠場單元及遠場單元的使用 11
1.6.1　遠場單元 12
1.6.2　使用遠場單元的注意事項 13
第2 章　二維靜態磁場分析 15
2.1　二維靜態磁場分析中要用到的單元 16
2.2　靜態磁場分析的步驟 16
2.2.1　創建物理環境 17
2.2.2　建立模型、指定特性、劃分網格 25
2.2.3　施加邊界條件和載荷 25
2.2.4　求解 27
2.2.5　后處理(查看計算結果) 29
2.3　實例1二維螺線管制動器內靜態磁場的分析 33
2.3.1　問題描述 33
2.3.2　GUI 操作方法 34
2.3.3　命令流實現 46
2.4　實例2載流導體的電磁力分析 49
2.4.1　問題描述 49
2.4.2　GUI 操作方法 49
2.4.3　命令流實現 64
第3 章　二維諧波磁場分析 68
3.1　二維諧波磁場分析中要用到的單元 69
3.2　二維諧波磁場分析的步驟 70
3.2.1　創建物理環境 70
3.2.2　建立模型、賦予特性、劃分網格 73
3.2.3　加邊界條件和勵磁載荷 74
3.2.4　求解 76
3.2.5　觀察結果 78
3.3　實例1二維自由空間線圈的諧波磁場的分析 80
3.3.1　問題描述 80
3.3.2　GUI 操作方法 81
3.3.3　命令流實現 94
3.4　實例2二維非線性諧波分析 96
3.4.1　問題描述 96
3.4.2　GUI 操作方法 97
3.4.3　命令流實現 108
第4 章　二維瞬態磁場分析 111
4.1　二維瞬態磁場分析中要用到的單元 112
4.2　二維瞬態磁場分析的步驟 112
4.2.1　創建物理環境 112
4.2.2　建立模型、賦予屬性、劃分網格 112
4.2.3　施加邊界條件和勵磁載荷 113
4.2.4　求解 114
4.2.5　觀察結果 117
4.3　實例1二維螺線管制動器內瞬態磁場的分析 119
4.3.1　問題描述 119
4.3.2　GUI 操作方法 120
4.3.3　命令流實現 135
4.4　實例2帶縫導體瞬態分析 138
4.4.1　問題描述 138
4.4.2　GUI 操作方法 139
4.4.3　命令流實現 156
第5 章　三維靜態磁場標量法分析 159
5.1　三維靜態磁場標量法分析中要用到的單元 160
5.2　用標量法進行三維靜態磁分析的步驟 161
5.2.1　創建物理環境 161
5.2.2　建立模型 162
5.2.3　施加邊界條件和勵磁載荷 164
5.2.4　求解 165
5.2.5　觀察結果(RSP、DSP 或GSP 方法分析) 167
5.3　實例1帶空氣隙的永磁體 167
5.3.1　問題描述 167
5.3.2　GUI 操作方法 169
5.3.3　命令流實現 182
5.4　實例2三維螺線管制動器靜態磁分析 185
5.4.1　問題描述 185
5.4.2　GUI 操作方法 186
5.4.3　命令流實現 200
第6 章　三維靜態磁場棱邊單元法分析 204
6.1　棱邊單元法中用到的單元 205
6.2　用棱邊單元法進行靜態分析的步驟 206
6.2.1　創建物理環境、建模分網、加邊界條件和載荷 206
6.2.2　求解 206
6.2.3　后處理 207
6.3　實例計算電動機溝槽中的靜態磁場分布 208
6.3.1　問題描述 208
6.3.2　GUI 操作方法 209
6.3.3　命令流實現 221
第7 章　三維諧波磁場棱邊單元法分析 224
7.1　棱邊單元法中用到的單元 225
7.2　用棱邊單元法進行諧波磁場分析的步驟 226
7.2.1　創建物理環境、建模分網、加邊界條件和載荷 226
7.2.2　求解 228
7.2.3　后處理 228
7.3　實例用棱邊單元法計算電動機溝槽中諧波磁場分布 232
7.3.1　問題描述 232
7.3.2　GUI 操作方法 233
7.3.3　命令流實現 241
第8 章　三維瞬態磁場棱邊單元法分析 244
8.1　棱邊單元法中用到的單元 245
8.2　用棱邊單元法進行三維瞬態磁場分析的步驟 245
8.2.1　創建物理環境、建模分網、加邊界條件和載荷 245
8.2.2　求解 246
8.2.3　后處理 249
8.3　實例用棱邊單元法計算電動機溝槽中瞬態磁場分布 251
8.3.1　問題描述 251
8.3.2　GUI 操作方法 251
8.3.3　命令流實現 262
第9 章　穩態電流傳導分析 264
9.1　電場分析要用到的單元 265
9.2　穩態電流傳導分析的步驟 269
9.2.1　建立模型 269
9.2.2　加載并求解 269
9.2.3　觀看結果 271
9.3　實例1正方形電流環中的磁場 272
9.3.1　問題描述 272
9.3.2　GUI 操作方法 273
9.3.3　命令流實現 281
9.4　實例2三側向測井儀器的電場分析(命令流) 282
9.4.1　問題描述 282
9.4.2　命令流實現 286
第10 章　靜電場h 方法分析 297
10.1　靜電場h 方法分析中用到的單元 298
10.2　用h 方法進行靜電場分析的步驟 298
10.2.1　建模 298
10.2.2　加載和求解 299
10.2.3　觀察結果 301
10.3　多導體系統求解電容 302
10.3.1　對地電容和集總電容 302
10.3.2　步驟 302
10.4　實例1屏蔽微帶傳輸線的靜電分析 305
10.4.1　問題描述 305
10.4.