ANSYS電磁場分析指南第十六章電路分析

1、第十六章 電路分析16.1 什么是電路分析電路分析可以計算源電壓和源電流在電路中引起的電壓和電流分布。 分析方 法由源的類型來決定：源的類型分析方法交流（AC諧波分析直流（DQ靜態(tài)分析隨時間變化瞬態(tài)分析要在電磁學(xué)分析中用有限元來模擬全部電勢，就必須提供足夠的靈活性來模 擬載流電磁設(shè)備。ANSY程序?qū)τ陔娐贩治鲇腥缦滦阅埽河媒?jīng)過改進(jìn)的基于節(jié)點(diǎn)的分析方法來模擬電路分析可以將電路與繞線圈和塊狀導(dǎo)體直接耦合2-D和3-D模型都可以進(jìn)行耦合分析支持直流、交流和時間瞬態(tài)模擬ANSYSi序中先進(jìn)的電路耦合模擬功能精確地模擬多種電子設(shè)備，：螺線管線圈變壓器交流機(jī)械16.2使用CIRCU124單元ANSYSI供

2、一種通用電路單元 CIRCU124寸線性電路進(jìn)行模擬，該單元求解未 知的節(jié)點(diǎn)電壓（在有些情況下為電流）。電路由各種部件組成，如電阻、電感、 互感、電容、獨(dú)立電壓源和電流源、受控電壓源和電流源等，這些元件都可以用 CIRCU124單元來模擬。注：本章只描述CIRCU12倬元的某些最重要的特性，對該單元的詳細(xì)描述參 見ANSY單元手冊。16.2.1可用CIRCU124單元模擬的電路元件對CIRCU124單元通過設(shè)置KEY0PT1 ）來確定該單元模擬的電路元件，如下 表所示。例如，把KEY0PT1）設(shè)置為2,就可用CIRCU124來模擬電容。對所有 的電路元件，正向電流都是從節(jié)點(diǎn)I流向節(jié)點(diǎn)J。表1C

3、IRCU12仲元能模擬的電路元件電路元件及其圖形標(biāo)記KEYOPT（ 1）設(shè)置實(shí)常數(shù)電阻（R）0R1=t阻（RES電感（L）1R1=t感（IND ）R2=©始電感電流（ILO）電容（C）2只1=電容（CAPR2=©始電容電壓（VCO互感（K）8只1=初級電感（IND1）R2=次 級電感（IND2 ）R3=W合系數(shù)（K）電壓控制電流源（G9R1=X導(dǎo)（GT電流控制電流源（F）12R1=t流增益（AI）電壓控制電壓源（巳10R1=t壓增益（AV）電流控制電壓源（H11R1=X 阻（RT）繞線圈電流源（N）5只1=系數(shù)（SCAL2D塊狀導(dǎo)體電壓源（M6只1=系數(shù)（SCAL3D塊狀導(dǎo)

4、體電壓源（P）7只1=系數(shù)（SCAL注意：全部的電路選項如上表和下圖圖1所示，ANSYS勺電路建模程序自動 生成下列實(shí)常數(shù)：R15（圖形偏置，GOFFS）和R16（單元識別號，ID）。本章 下一節(jié)將詳細(xì)討論電路建模程序。電限電感電容互感wiKEVOPT(I)國 DOF =VOLTKEYOPT(1> 壬1 DOF =A/OLTKEYOPT(D =2 DOF =A/OLT獨(dú)立電流源電壓控制電流源KEYOPT(1> =Q DOF =VOLTKEYOP 1(1) WDOF =VOLTKEYOPT(1) -12DOF =VOLT Q丄 CURRKEYOPT(I) W DOF =VOLT獨(dú)立電

5、壓源電壓控制電壓源電流控制電壓源M 'KVjKE¥OPT(U =4DOF =/OLT OA CURR (K)VjKEVOPTCt =10DOF T/OLT (U丄斶，CURR 曲KEVOPTf -11 DOF =VOLT gLM CURR圖1用C1RCU124單元可以描述的電路元件wor s下圖顯示了利用不同的KEYOPT1）設(shè)置建立的不同電路元件，那些靠近元件標(biāo) 志的節(jié)點(diǎn)是“浮動”節(jié)點(diǎn)（即它們并不直接連接到電路中）。1622 CIRCU124單元的載荷類型對于獨(dú)立電流源和獨(dú)立電壓源可用 CIRCU124單元KEYOPT2）選項來設(shè)置激 勵形式，可以定義電流或電壓的正弦、脈沖

6、、指數(shù)或分段線性激勵。詳細(xì)的載荷 函數(shù)圖和相應(yīng)的實(shí)常數(shù)請參見ANSY單元手冊。16.2.3將FEA（有限元）區(qū)耦合到電路區(qū)二維或三維絞線圈肓限元反域KEYQPT(1> =6DOF =OLT 仇幾 CURR帶)* EMF<K)”二維塊導(dǎo)體有限元醫(yī)域KEYOPTC0 =6DOF =OLT 心嘰 CURR(KX EMF(K)三維塊導(dǎo)體表示常規(guī)節(jié)點(diǎn)圖2耦合電路元器件-work(KEVOPT(I) =7DOF dOLT 認(rèn)&K,LX OJRR 老山可將電路分析的三種元件耦合到 FEA區(qū)，圖2所示的這三種元件直接連接到有限 元模型的導(dǎo)體上（耦合是在矩陣中進(jìn)行耦合的，因此只能為線性的）：

7、在絞線圈連接中不能存在渦流，磁矢勢（MVP和電流決定線圈電壓，連接的 電路方程為：av = RC +/ atRe +上述方程中，Rc為線圈電阻，nc為匝數(shù)，Sc為線圈橫截面積在塊導(dǎo)體連接中可以考慮集膚效應(yīng)， 導(dǎo)體中的MVP和電壓決定總電流，連接的電 路方程為：上述方程中，Lc是導(dǎo)體長度， V是電壓降A(chǔ)NSYS?序通過電路元件和FEA導(dǎo)體單元上兩個附加的自由度來達(dá)到耦合的 目的，這些自由度特性如下： CUR流過電路和模型導(dǎo)體的電流 EM模型導(dǎo)體（2D絞線圈、2D塊導(dǎo)體和3D線圈導(dǎo)體）的電壓降 VOL 3D塊狀導(dǎo)體內(nèi)的電位16.3使用CIRCU125單元可以用CIRCU125單元為通用二極管和齊納

8、二極管建模。使用此單元時，請在二極管任何狀態(tài)下，其 I-U 曲線的分段線性特性對應(yīng)于一個 Norton 等 效電路，這個等效電路有一個動態(tài)阻抗 （在工作點(diǎn)反向傾斜 ）和一個電流源（在 I-U 曲線的切線和 I 軸相交）。如果電壓降比二極管（通常是理想二極管）的導(dǎo)通電壓低很多，則在提取 由單元 misc 記錄號提供的單元電壓降、電流、焦耳熱損耗計算數(shù)據(jù)時會提示有 取消錯誤。要獲得更準(zhǔn)確的結(jié)果， 需要通過提取單元的反力來獲得單元電流， 并根據(jù) 二極管狀態(tài)和 I-U 曲線重新計算電壓?？梢栽诤筇幚砥髦挟嫸O管的能量和狀態(tài)圖若AUTOTS丁開，則按照標(biāo)準(zhǔn)的ANSYS1動時間步長功能來確定求解時間步 長

9、。程序根據(jù)動態(tài)系統(tǒng)的特征值來估計時間步長。 當(dāng)狀態(tài)變化方向是按照預(yù)期估 計的方向進(jìn)行，則單元會發(fā)出調(diào)小時間步的信號，與接觸單元間隙閉合類似。 CIRCU125單元是高度非線性單元。要獲得收斂結(jié)果，通常需要定義收斂標(biāo) 準(zhǔn)，而不是僅用缺省值。用 CNVTO,LVOLT,0.001,2,1.0E-6 來改變收斂標(biāo)準(zhǔn)。16.4 使用電路建模程序?qū)τ谒须娐贩治觯紫刃枰?CIRCU124,CIRCU125, TRANS126,COMBIN14, COMBIN39 MASS2單元來建立電路模型。建立電路模型的首選是使用ANSYS的電路建模程序，這是一個通過 ANSYSS形用戶界面（GUI）提供交互式處

10、理的 專用模塊，它可以完成如下功能：可以用鼠標(biāo)來選擇電路元件并把它們放置在電路中所要求的位置交互式建立電路模型-給電路元件賦予“實(shí)”常數(shù)并進(jìn)行編輯-給獨(dú)立源賦予激勵以圖形的方式驗證所加激勵以交互的方式來和FEA區(qū)進(jìn)行連接可對電壓源和電流源元件定義源載荷電路建模程序可生成單元類型、實(shí)常數(shù)、定義節(jié)點(diǎn)和單元。支持多種單元類 型。和使用其他GUI特性一樣，電路建模程序把用于建立電路模型的全部命令都 寫入記錄文件(LOG文件)。GUI提供專用的“ wire element ”選項。可以方便的用“ wire ”連接各個電 路。Wire表示連接兩點(diǎn)間的一小段短電路(導(dǎo)電率無窮大)。MESH20單元只用來進(jìn)行

11、可視化的表示。Wire兩端的節(jié)點(diǎn)要進(jìn)行電壓耦合(CP命令)，如果兩段 或更多段Wire連接在一起，貝U所有的節(jié)點(diǎn)都要進(jìn)行電壓耦合。刪除其中的一段， 則所有連接在一起的 Wire單元、節(jié)點(diǎn)耦合集以及所有沒有與非“ Wire”單元連 接的節(jié)點(diǎn)都要被自動強(qiáng)行刪除。1641 建立電路為了建立電路，應(yīng)激活 ANSYS的 GUI和使用下面描述的步驟。在此也給出有 關(guān)電路建模的補(bǔ)充提示：電路圖標(biāo)都是固定尺寸，通過電路建模程序的“Cen ter WP ”選項可以設(shè)置圖形的焦點(diǎn)和距離(MainMenu >Preprocessor>-Modeli ng-Create>Circuit>Ce

12、nter WP)。對電路圖標(biāo)進(jìn)行放縮或者改變電路布線的寬度，使用電路建模程序的"Scale Icon" 選項(Ma in Menu >Preprocessor>-Modeli ng-Create>Circuit>Scale Icon. )。可以考慮顯示兩個窗口：一個是電路，另一個為所建模型 記住要將電路中的一個節(jié)點(diǎn)接地(通過 GUI: Ma in Me nu>Preprocessor> Loads- Loads -Apply >-Electric-Bo un dary>-Voltage-On Nodes，或者用D命令)。建模步

13、驟如下：1. 點(diǎn)取菜單路徑 Main Menu>Preferences，選項對話框出現(xiàn)。2. 如果打算做電路電磁耦合分析，選取“ Electromagnetic ”。如果僅僅只 做電路分析，則選取“ Electric ”。3. 點(diǎn)取UtilityMen u>File>Cha nge Job name.對話框出現(xiàn)，為你的分析定義 工作名，然后單擊0K按鈕。4. 點(diǎn)取Utility Menu>File>Change Title，在對話框內(nèi)為你的分析規(guī)定一 個標(biāo)題名，然后單擊0K5. 點(diǎn)取 Ma in Men u>Preprocessor>Create>

14、;Circuit ，出現(xiàn)電路建模菜單。6. 如果需要把電路的放置遠(yuǎn)離目前的有限元模型（例如耦合電磁一電路分析），則在實(shí)用命令菜單中，使用工作平面（WorkPla ne）選項，把工作平面原點(diǎn)移動到要開始建立電路模型的位置（否則，貝U跳過此步）。電路的位置可以是 任意的，且不影響分析結(jié)果。為了方便起見，可使用 Mai nMen u>Preprocessor>-Modeli ng-Create>Circuit>Ce nter WP來使工作平面原點(diǎn)處于圖形窗口的中心。7. 從電路建模菜單中選擇所需電路元件且遵照ANSY輸入窗口中的提示來建立模型。通常是先用鼠標(biāo)確定單元的I和J節(jié)

15、點(diǎn)的位置，然后選取I J線的 一個偏置位置來為電路元件定位。每種電路單元的長度和相對于其他電路單元位 置可以是任意的，且不影響分析結(jié)果。一旦已定義好全部所需位置，將彈出一個 對話框，要求輸入ID號（單元號）和實(shí)常數(shù)。如果單元的圖標(biāo)尺寸太小，或電 線太細(xì)，可通過 Main Menu>Preprocessor >- Modeling -Create>Circuit>Scale Icon來調(diào)整圖標(biāo)顯示8. 建立好電路后，如果必要的話，可以驗證和修改數(shù)據(jù)。Plot Waveform菜單用于繪圖和驗證輸入負(fù)載的波形。另一個菜單，Edit Real Cnst,用于校核和修改任何電路

16、元件的實(shí)常數(shù)。刪除特定的電路元件的方式是Mai nMenu>Preprocessor>Delete。電路建模程序是建立電路模型的最方便的方法，也可以不用該程序，通過直 接定義節(jié)點(diǎn)、單元類型、單元和實(shí)常數(shù)來建立模型。一旦你建好電路，你可以進(jìn)行靜態(tài)、諧波或瞬態(tài)分析（源項確定了分析類型）16.5避免電路不合理應(yīng)該避免建立不合理電路，下面敘述不合理電路的情況:16.5.1 DC （直流）和諧波分析16.5.1.1電壓源不要構(gòu)成一個回路在圖3中，根據(jù)Kirchoff （克希荷夫）回路方程，節(jié)點(diǎn)1和2之間電壓會是多少？ V1和V2不相等，電勢不合理。注意到在右圖中電壓 發(fā)生器形成一個回路，即使

17、電壓 V和W一致，也會導(dǎo)致數(shù)值求解錯誤。圖4圖5是更復(fù)雜的不合理電路：16.5.1.2電流源不要形成短路在左下圖6中，檢查節(jié)點(diǎn)1的Kirchoff （克希荷夫）節(jié)點(diǎn)方程，怎么平衡？ 如果丨1工12，則平衡不為零，電流不合理。即使丨1= 12,數(shù)值求解也會錯誤。右下圖7所示的電路更為復(fù)雜。這里，電流源沒有公共節(jié)點(diǎn)，但在圖中所示 的“超節(jié)點(diǎn)”上合乎Kirchoff節(jié)點(diǎn)定律?！俺?jié)點(diǎn)”稱為短路。不能形成短路, 即，不允許建立只有流入電流的超節(jié)點(diǎn)。supemode圏7wor16.5.2瞬態(tài)分析圖816.521電容和電壓源不要形成回路在瞬態(tài)分析中，當(dāng)t=0時，電容就相當(dāng)于一個電壓源，其電壓為電容的起始

18、電壓，如右圖圖8所示。在右下圖9中，當(dāng)開關(guān)剛閉合時，左側(cè)電路的起始電流分布能用右側(cè)的等效 電路來計算。這是一個不合理電路（會產(chǎn)生無窮大電流），因為電壓源成了回路, 不滿足DC/AC電路中電壓源不能形成回路的要求。圖16.5.2.2 電感和電流源不應(yīng)短路在瞬態(tài)分析中，當(dāng)t=0時，一個電感就相當(dāng)于是一個電流源，其電流為賦予 的初始電流，如下面圖10所示。O-圖10-圖11在圖 11 中，當(dāng)開關(guān)剛閉合時，左側(cè)電路的起始電壓分布可以用右側(cè)的等效電路 來計算。這是一個不合理電路（會產(chǎn)生無窮大電壓），因為電流發(fā)生器形成一個 了短路。這些電路是矛盾的。如果用戶不申明，ANSYSF會自動檢測出這些矛盾。16.

19、6 靜態(tài)（直流）電路分析靜態(tài)（DC電路分析用以確定一個受外加直流源電壓或直流源電流的電路中的電壓和電流分布，靜態(tài)電路分析支持所有的電路元件。16.6.1 建立靜態(tài)電路分析模型在一個靜態(tài)分析中，ANSYS§序把電容當(dāng)作開路處理，把電感當(dāng)作短路處理?？梢杂靡粋€小電阻表示短路， 但正確地表示短路條件的方式是耦合電感器兩個節(jié) 點(diǎn)的電壓自由度：命令：CPGUI： Main Menu>Preprocessor>Coupling/Ceqn/Couple DOF s一旦建好電路模型，就可以加載和求解，然后觀察結(jié)果。16.6.2 加載和求解此步定義分析類型和選項、加載和開始有限元求解。步驟

20、如下：16.6.2.1 進(jìn)入求解器命令： /SOLUGUI： Main Menu>Solution16.6.2.2 定義分析類型在GUI方式中，點(diǎn)取菜單路徑 Ma in Men u>Soluti on>New An alysis ，并選擇靜態(tài)分析如果這是一個新分析，發(fā)命令 ANTYP，E STATIC， NEW重啟動分析通常只使用于瞬態(tài)分析中。16.6.2.3 在模型上加載通常，在電路建模程序中用單元實(shí)常數(shù)為電路定義源載荷， 除了源載荷以外，其它“負(fù)載”只有接地節(jié)點(diǎn)特性 VOLT=0用下列方法之一定義 VOLT=0命令：DGUI： Main Menu>Solution&

21、gt;Loads-Apply>-Electric-Boundary>-Votage-On Nodes使用下列方法之一，可以修改源載荷：命令： R，RMODIFGUI： Main Menu>Solution>Other>Change RealConstRMODI命令沒有相應(yīng)的圖形用戶界面菜單的。16.6.2.4 備份數(shù)據(jù)庫可以使用SAVE命令或工具條上的SAVE_D按鈕來存儲ANSYS據(jù)庫備份。16.6.2.5 開始求解命令： SOLVEGUI： Main Menu>Solution>Current LS16.6.2.6 結(jié)束求解命令： FINISHGU

22、I： Main Menu>Finish16.6.3 觀察靜態(tài)電路分析的結(jié)果ANSYSi序把靜態(tài)（直流）電路分析的結(jié)果寫入結(jié)果文件 Job name.RTH中， 結(jié)果中有兩種類型的計算數(shù)據(jù)：節(jié)點(diǎn)電壓（VOLT和節(jié)點(diǎn)電流（CURR，另外, 還可以得到每個單元的如下導(dǎo)出數(shù)據(jù)：單元電壓降（VOLTAGE單元電流（CURRENT單元控制電壓（ CONTROL VOLT單元控制電流（ CONTROL CURR單元能量（ POWER單元加載（ SOURCE關(guān)于導(dǎo)出結(jié)果的詳細(xì)信息，可參見 ANSY單元手冊。進(jìn)入通用后處理器中：命令： /POST1GUI；Main Menu>General Post

23、proc用下列方法之一，把結(jié)果文件中的數(shù)據(jù)讀入數(shù)據(jù)庫：命令： SETGUI：Utility Menu>List>Results>Load Step Summary列表顯示節(jié)點(diǎn)計算數(shù)據(jù)（電壓和電流）：命令： PRNSOLGUI：Main Menu>General Postproc>List Results>Nodal Solution列表顯示單元導(dǎo)出數(shù)據(jù)：命令： PRESOLGUI： Main Menu>General Postproc>List Results>Element Solution16.7 諧波（交流）電路分析諧波（交流）電路分

24、析用以確定一個加載外部交流電壓或交流電流的電路中 的電壓和電流分布。諧波電路分析可以分析所有的電路元器件。16.7.1 建立諧波電路分析模型見前面“使用電路建模程序”一節(jié)。16.7.2 加載和求解此步定義分析類型和選項、加載和開始有限元求解。步驟如下：16.7.2.1 進(jìn)入求解器命令： /SOLUGUI：Main Menu>Solution16.7.2.2 定義分析類型在GUI方式中，點(diǎn)取菜單路徑 Ma in Men u>Soluti on>New An alysis ，并選 擇 Harmonic 選項。如果這是一個新分析，發(fā)命令 ANTYP，E HARMI，C NEW16.

25、7.2.3 選擇方程求解器命令： EQSLVGUI：Main Menu>Preprocessor>Loads>Analysis Options使用CIRCU124單元進(jìn)行分析時，只能使用波前求解器（Frontal,缺?。┗蛳∈?矩陣求解器（Sparse）來進(jìn)行求解計算。16.7.2.4 確定求解數(shù)據(jù)的列表顯示格式需要確定在打印輸出文件Jobname.OUT中列表顯示的諧波電壓和電流的顯示 方式，可以選擇以實(shí)部和虛部（缺?。┑男问交蛞哉穹拖辔唤堑男问?，方式如 下：命令： HROUTGUI；Main Menu>Solution>Analysis Options16.

26、7.2.5 在模型上加載 通常，在電路建模程序中用單元實(shí)常數(shù)為電路定義源載荷， 除了源載荷以外，其它“負(fù)載”只有接地節(jié)點(diǎn)特性 VOLT=0用下列方法之一定義 VOLT=0命令：DGUI： Main Menu>Solution>Apply>Potential>On Nodes使用下列方法之一，可以修改源載荷：命令： R， RMODIFGUI： Main Menu>Solution>Other>Change RealConstRMODI命令是沒有相應(yīng)的圖形用戶界面菜單的。16.7.2.6 定義載荷步選項定義諧波分析的工作頻率（HZ范圍：命令： HARFRQ

27、GUI：Main Menu>Solution>Load Step Opts-Time/Frequenc>Freg and Substps唯一能定義的通用選項為諧波求解數(shù)。諧波求解數(shù)可以是任意的，且這些數(shù)（子步數(shù)）在規(guī)定的工作頻率范圍內(nèi)均勻分布。例如，如果在50到60HZ頻率范圍內(nèi)，定義了 10次求解，ANSYS?序?qū)⒂嬎愕念l率值為51, 52, 53，,，59和60HZ ANSYS程序不對頻率范圍的下限值（此處為 50）做計算。定義諧波求解 數(shù)的方式如下：命令： NSUBSTGUI： Main Menu>Solution>-Load Step Opts-Time/

28、Frequenc>Freg andSubstps16.7.2.7 備份數(shù)據(jù)庫可以使用SAVE命令或工具條上的SAVE_D按鈕來存儲ANSY數(shù)據(jù)庫備份。16.7.2.8 開始求解命令： SOLVEGUI： Main Menu>Solution>Current LS16.7.2.9 進(jìn)行另外的加載如果需要計算其他加載情況，重復(fù) 4步到 6步。16.7.2.10 結(jié)束求解命令： FINISHGUI：Main Menu>Finish16.7.3 觀察諧波電路分析的結(jié)果ANSYSi序把諧波電路分析的結(jié)果寫入結(jié)果文件 Job name.RTF中。其結(jié)果與 輸入源載荷不同相（即它們滯

29、后于輸入源載荷），因而它們是復(fù)數(shù)形式的，結(jié)果 的計算和存儲都是以實(shí)部和虛部分量的形式進(jìn)行的。 計算結(jié)果有兩種數(shù)據(jù)： 節(jié)點(diǎn) 電壓（VOLT和節(jié)點(diǎn)電流（CURR。諧波電路分析的導(dǎo)出數(shù)據(jù)與靜態(tài)電路分析相同，且用相同的步驟觀察結(jié)果。 對于諧波分析，也可以在單元表內(nèi)存儲每個單元的結(jié)果并作相應(yīng)的顯示：命令： PRETABGUI：Main Menu>General Postproc>List Results>Elem Table Data16.8 瞬態(tài)電路分析瞬態(tài)電路分析是分析受到隨時間變化的源電壓或源電流作用的電路， 該分析 用于確定在電路中與時間成函數(shù)關(guān)系的電壓和電流， 瞬態(tài)電路分析可

30、以分析所有 的電路元器件。16.8.1 建立瞬態(tài)電路分析模型與本章前面“電路建模程序”一節(jié)中描述的過程一致。在電路建模程序中， 需要以實(shí)常數(shù)的方式定義如下載荷：獨(dú)立電流源和獨(dú)立電壓源的源載荷初始條件，如電感的初始電流、電容的初始電荷波形式的載荷，可以是正弦、脈沖、指數(shù)或分段線性的載荷（詳見ANSYS單元手冊對CIRCU124單元描述）一旦建立好電路模型，就可以加載、求解、并觀察結(jié)果，做瞬態(tài)電路分析時， 應(yīng)注意如下幾點(diǎn)：瞬態(tài)電路分析不能使用ANSYS勺自動時間步特性。但可以用此功能來斜坡 處理時間步（每次時間步增加 3 倍，直到達(dá)到最大時間點(diǎn)）在瞬態(tài)求解過程中，可以改變實(shí)常數(shù)，但只有在重啟動分析

31、中這樣做才能 得到精確的結(jié)果，通?？赏ㄟ^該功能來模擬帶電阻的開關(guān)。對于處理瞬態(tài)分析的結(jié)果，ANSYS GU專門有一部分用于電路單元，它可 以處理節(jié)點(diǎn)電壓和電流，以及特定的單元結(jié)果。16.8.2 加載和求解此步定義分析類型和選項、加載和開始有限元求解。步驟如下：16.8.2.1 進(jìn)入求解器命令： /SOLUG U I：Main Menu>Solution16.8.2.2 定義分析類型在GUI方式中，點(diǎn)取菜單路徑 Ma in Men u>Soluti on>New An alysis ，并選 擇 Transient 選項如果這是一個新分析，發(fā)命令 ANTYP，E TRANSIEN

32、，TNEW可以在前面已經(jīng)完成了一個瞬態(tài)分析的基礎(chǔ)上重啟動一個瞬態(tài)分析， 并且可在重啟動時改變單元實(shí)常數(shù)，重啟動分析的前提條件是前一次分析的Jobname.EMA、Jobname.ESAX和 Jobname.DB文件都還存在。16.8.2.3 選擇方程求解器命令： EQSLVGUI：Main Menu>Preprocessor>Loads>Analysis Options使用CIRCU12倬元進(jìn)行分析時，只能使用波前求解器（Frontal,缺?。┗蛳?疏矩陣求解器（Sparse）來進(jìn)行求解計算。16.8.2.4 在模型上加載通常，在電路建模程序中用單元實(shí)常數(shù)為電路定義源載荷，

33、除了源載荷以外，其它“負(fù)載”只有接地節(jié)點(diǎn)特性 VOLT=0用下列方法之一定義 VOLT=0命令：DMain Menu>Solution>Apply>Potential>On Nodes使用下列方法之一，可以修改源載荷：命令： R， RMODIFGUI： Main Menu>Solution>Other>Change RealConstRMODII命令是沒有相應(yīng)的圖形用戶界面菜單的。16.8.2.5 定義載荷步選項為了在分析中包含瞬態(tài)效應(yīng)， 則必須打開時間積分效應(yīng)， 否則將執(zhí)行靜態(tài)解。在瞬態(tài)分析中，缺省為時間積分效應(yīng)打開，但可以關(guān)閉它們已獲得靜態(tài)解。打開

34、或關(guān)閉時間積分效應(yīng)的方式如下：命令： TIMINTGUI： Main Menu>Solution>Time /Frequenc>Time Integration16.8.2.5.1 通用選項可以定義瞬態(tài)分析的三種通用選項：時間、積分時間步長和自動時間步長功定義載荷步終止時間的方式如下：命令： TIMEGUI： Main Menu>Solution>-Load Step Opts-Time/Frequenc>Time andSubstpsMain Menu>Solution>-Load Step Opts-Time/Frequenc>Time

35、-TimeStep積分時間步長是時間積分方案所用的時間增量， 時間步長的大小直接影響求 解精度，較小值有較高的精度。確定時間步長的方式如下：命令： DELTIMGUI： Main Menu>Solution>-Load Step Opts-Time/Frequenc>Time-Time Step在上述命令中，用DTIME確定起始時間步長，DTMIN確定最小時間步長，DTMAX 確定最大時間步長。雖然在電路分析中不能使用自動時間長功能來自動地增減時間步長，但可以 用它來按每步時間增加 3 倍的方式從起始時間步長到最后時間步長自動進(jìn)行分 步求解。打開自動時間步長功能的方式如下：命

36、令： AUTOTSGUI：Main Menu>Solution>Load Step Opts-Time/Frequenc>Time and SubstpsMain Menu>Solution>Load Step Opts-Time/Frequenc>Time-Time Step當(dāng)源載荷波型存在尖銳變化時，應(yīng)把一個瞬態(tài)分析分成幾個載荷步來進(jìn)行求 解。在這些尖銳過渡時間點(diǎn)處， 應(yīng)定義一個新的載荷步并在有必要的情況下重新 定義時間步選項，以便在過渡點(diǎn)處取得一個較小的初始時間步長。16.8.2.5.2 輸出控制可以在打印輸出文件（Jobname.OUT中包含任何結(jié)果

37、數(shù)據(jù)。用下面方法控制這種結(jié)果的輸出：命令： OUTPRGUI：Main Menu>Solution>Output Ctrls>Solu Printout在缺省設(shè)置下，打印輸出的是概總信息?？刂茖懭虢Y(jié)果文件（Jobname.RTH的數(shù)據(jù)的方式如下:命令： OUTRESGUI： Main Menu>Solution>Output Ctrls>DB/Results File注意：在缺省設(shè)置下，ANSYS?序只把每個載荷步最后子步的結(jié)果寫入結(jié)果 文件，如果要把全部子步的結(jié)果都寫入結(jié)果文件內(nèi)，則應(yīng)把FREQS置為ALL或1。16.8.2.6 建立載荷步文件 必須把每個

38、載荷步寫到載荷文件中。重復(fù)進(jìn)行上面的加載、定義載荷步選項和寫載荷步文件的操作， 直到全部載荷步被定義完為止。 寫載荷步文件的方式如 下：命令： LSWRITEGUI： Main Menu>Solution>Write LS File16.8.2.7 保存數(shù)據(jù)庫文件用SAVE命令或者用工具條上SAVE_D按鈕保存ANSY數(shù)據(jù)庫備份16.8.2.8 開始求解命令： LSSOLVEGUI： Main Menu>Solution>From LS Files16.8.2.9 結(jié)束求解命令： FINISHGUI： Main Menu>Finish16.8.3 觀察瞬態(tài)電路分析

39、的結(jié)果ANSYSi序把靜態(tài)（直流）電路分析的結(jié)果寫入結(jié)果文件 Job name.RTH中， 結(jié)果中有兩種類型的計算數(shù)據(jù)：節(jié)點(diǎn)電壓（VOLT和節(jié)點(diǎn)電流（CURR，另外， 還可以得到每個單元的如下導(dǎo)出數(shù)據(jù)：單元電壓降（VOLTAGE單元電流（CURRENT單元控制電壓（ CONTROL VOLT單元控制電流（ CONTROL CU）RR單元能量（POWER單元載荷（SOURCE關(guān)于導(dǎo)出結(jié)果的詳細(xì)信息，可參見 ANSY單元手冊?？梢酝ㄓ煤筇幚砥髟赑OSTJ或者時間厲程后處理器 POST26中觀察分析結(jié) 果。POST允許在特定時間點(diǎn)觀察整個模型的結(jié)果，POST2允許在模型的特定點(diǎn) 觀察在整個瞬態(tài)時間內(nèi)

40、的結(jié)果。16.8.3.1 使用 POST26命令： /POST26GUI: Main Menu>Time Hist Postpro把結(jié)果文件數(shù)據(jù)讀入數(shù)據(jù)庫：命令: SETGUI: Utility Menu>List>Results>Load Step SummaryPOST26S于結(jié)果表進(jìn)行工作，結(jié)果表也稱為“變量”，它是時間的函數(shù)。每 個變量要賦予一個參考號數(shù)，變量數(shù) 1 保存的是時間。定義變量的方式如下:為計算數(shù)據(jù)定義變量:命令: NSOLGUI: Main Menu>Time Hist Postpro>Elec&Mag>Circuit&g

41、t;Define Variables為單元數(shù)據(jù)（推導(dǎo)數(shù)據(jù)）定義變量:命令: ESOLGUI: Main Menu>Time Hist Postpro>Elec&Mag>Circuit>Define Variables為反應(yīng)數(shù)據(jù)定義變量:命令: RFORCEGUI: Main Menu>Time Hist Postpro>Elec&Mag>Circuit>Define Variables一旦已定義好變量， 就可以把它們與時間的關(guān)系或與其它變量的關(guān)系以圖形 的方式繪制出來，方式如下：命令： PLVARGUI：Main Menu>

42、Time Hist Postpro>Graph Variables使用下列方法之一能列出變量的極限值：命令： EXTREMGUI：Main Menu>Time Hist Postpro>List Extremes通過時間歷程曲線圖可以找出對整個模型有重要意義的時間點(diǎn)，然后在該關(guān) 鍵時刻點(diǎn)處就可以用P0ST1 乍進(jìn)一步的后處理。16.8.3.2 使用 POST1使用P0ST1的第一步是讀取將要觀察的時刻處的結(jié)果數(shù)據(jù)。為此，利用SET命令中的TIME或它的等效菜單路徑（Utility Menu>List>Results>Load Step Summary來讀取結(jié)

43、果。如果在規(guī)定的時刻并沒有現(xiàn)存的結(jié)果可以利用，ANSYS會做線性插值計算以得到該時刻的結(jié)果。 如果所定義的時間超過最大的瞬態(tài)計算 時間，ANSY陰使用最后一個時間點(diǎn)的數(shù)據(jù)代替（也可以用它們的載荷步和子步 數(shù)來讀取結(jié)果）。利用下面的方法之一，列出節(jié)點(diǎn)計算數(shù)據(jù)（電壓和電流）：命令：PRNSOLGUI： Main Menu>General Postpro>List Results>Nodal Solution利用下面的方法之一，列出單元導(dǎo)出結(jié)果：命令： PRNS0LGUI： Main Menu>General Postpro>List Results>Elemen

44、t Solution16.9 諧波電路分析算例（命令流）載荷V - 15Z30a VoteIz *45* Amps電路數(shù)據(jù)HiRj * 2Q-Al -3該電路由兩個電阻、一個電感、一個獨(dú)立電壓源、一個獨(dú)立電流源、和一個電流 控制電流源構(gòu)成，如圖所示，要確定電路中第4個節(jié)點(diǎn)處的電壓。該算例的命令流如下：/BATC H,L 1ST/PREP7/TITLE, AC CIRCUIT ANALYSIS/COM,SEE SCHAUMOUTLINE "BASIC CIRCUIT ANALYSIS", 2ND ED, 1992,/NOPRET,1,CIRCU124,4! VOLTAGE SOURCEET,2,CIRCU124,3! CURRENT SOURCEET,3,CIRCU124,0! RESISTORET,4,CIRCU124,1! INDUCTORET,5,CIRCU124,12! CURRENT CONTROLLED CURRENT SOURCER,1,15,30! VOLTAGE SOURCER,2,5,-45! CURRENT SOURCER,3,3! R1R,4,2! R2R,5,4! L1R,6,-3! CCCS GAINN,1NGEN,10,1,1