23.2.1 前处理
1.创建分析项目
1）在Windows操作系统（Windows 8版本以下）选择“开始”>“所有程序”>ANSYS 15.0>Workbench 15.0，或在Windows 8操作系统中找到Workbench 15.0图标并单击，启动ANSYS Workbench 15.0，进入主界面。
2）双击主界面Toolbox中的Analysis System>Magnetostatic选项，在项目管理区创建分析项目A，如图23-1所示。
图23-1 分析项目
2.定义材料数据
1）双击项目A中的A2栏Engineering Data项，进入如图23-2所示的材料参数设置界面，在该界面下即可进行材料参数设置。
2）在界面的空白处单击鼠标右键，弹出快捷菜单中选择Engineering Data Sources，此时原界面窗口中的Outline of Schematic A2：Engineering Data消失，Engineering Data Sources及Outlineof Favorites窗口将出现，如图23-3所示。
图23-2 工程数据界面
图23-3 工程数据库界面
3）单击Engineering Data Sources窗口中的General Materials，此时Outline窗口将显示为Outline of General Material。
4）在Outlineof General Material窗口中，选择Copper Alloy并单击后面的添加符号，如图23-4所示。
图23-4 添加Copper Alloy材料
5）在界面的空白处单击鼠标右键，在弹出快捷菜单中选择Engineering Data Sources，返回到初始界面中，此时Outline of Schematic A2中显示添加的Copper Alloy。
6）在Outline of Schematic A2中最后一行的第一列中单击，然后输入Magnet Material。得到的材料表如图23-5所示。
图23-5 添加Magnet Material
7）单击选择Properties of Outline Row 5：Magnet Material窗口，然后在Toolbox中选择Linear“Hard”Magnetic Material，双击其下的Coercive Force & Residual Induction。
8）填写Properties of Outline Row 5：Magnet Material窗口，如图23-6所示。
图23-6 硬磁材料特性
9）关闭A2：Engineering Data，返回到Workbench主界面，材料添加完毕。
3.添加几何模型
1）在A2栏的Geometry上单击鼠标右键，在弹出的快捷菜单中选择Import Geometry>Browse，此时会弹出“打开”对话框。
2）在弹出的对话框中选择文件路径，导入chap23几何体文件，此时A2栏Geometry后的
变为
，表示实体模型已经存在。
3）双击项目A中的A2栏Geometry，此时会进入到DM界面，查看模型如图23-7所示，此时如果设计树中显示
，表示需要生成模型，此时进行步骤4），否则可直接进入步骤5）。
图23-7 DM模型
4)单击
按钮，即可显示生成的几何体，此时可在几何体上进行其他的操作，特别注意应将所有的零件放入到一个多体零件中去。本例无需进行操作。
5)单击DM界面右上角的“关闭”按钮退出DM，返回到Workbench主界面。
4.定义零件行为
1)双击主界面项目管理区项目A中的A3栏Model项，进入Mechanical界面，得到分析项目树结构图如图23-8所示，在该界面下即可进行网格的划分、分析设置、结果查看等操作。导入的模型如图23-9所示。
图23-8 分析项目树结构图(https://www.daowen.com)
2）选择Mechanical界面左侧Outline树结构图中Geometry选项下的最后1个Solid，单击右键，并在快捷菜单中选择Hide Body。消隐后的模型如图23-10所示，在下文中，为使得操作方便和结果清晰，除在施加边界条件时取消消隐外，其余均消隐。
图23-9 带空气的模型
图23-10 消隐空气的模型
3）选择Mechanical界面左侧Outline树结构图中Geometry选项下的第1个Solid，此时即可在Details of“Solid”细节窗口中给模型添加材料，如图23-11所示。
4）单击参数列表中的Material选项下Assignment黄色区域后的
，此时会出现设置的材料，选择Magnet Material即可将其添加到模型中去。此时树结构图Geometry前的
变为
，表示材料已经添加成功。
图23-11 设置磁体
5）选择Mechanical界面左侧Outline树结构图中Geometry选项下的第3个Solid，此时即可在Details of“Solid”细节窗口中给模型添加材料，如图23-12所示。
图23-12 设置线圈导体
6）单击参数列表中的Material选项下Assignment黄色区域后的
，此时会出现设置的材料，选择Copper Alloy即可将其添加到模型中去。此时树结构图Geometry前的
变为
，表示材料已经添加成功。
5.划分网格
1）选择Mechanical界面左侧Outline树结构图中的Mesh选项，此时可在Details of“Mesh”细节窗口中修改网格参数中的Relevance为10。
2）在Outline树结构图中的Mesh选项单击鼠标右键，在弹出的快捷菜单中选择Generate Mesh，生成网格最终的效果如图23-13所示，其中非空气部分网格如图23-14所示。
图23-13 整体网格
图23-14 非空气部分网格
6.设置边界条件
1）选择Mechanical界面左侧Outline树结构图中的Magnetostatic（A5）选项，此时会出现Environment工具栏。
2）选择Environment工具栏中的Magnetic Flux Parallel，此时树结构图中出现Magnetic Flux Parallel对象。
3）选择两个对称面（分别为X=0和Y=0）上的所有面区域，在Magnetic Flux Parallel对象的Geometry中单击Apply按钮。
4）选择Environment工具栏中的Source Conduct，此时树结构图中出现Source Conduct对象。
5）选择第3个Solid所在体，在Source Conduct对象的Geometry中单击Apply按钮。
6）选择Environment工具栏中的Voltage，此时树结构图中出现Voltage对象。
7）选择第3个Solid所在体Y坐标为0的面，在Voltage对象的Geometry中单击Apply按钮。
8）选择Environment工具栏中的Current，此时树结构图中出现Voltage对象。
9）选择第3个Solid所在体X坐标为0的面，在Curren对象的Geometry中单击Apply按钮，然后设置Magnitude为200mA，如图23-15所示。
图23-15 设置导体电流
10）最终得到的图形如图23-16所示。
图23-16 边界条件示意图