工程师必看:Maxwell 受力结果提取常见误区 + 正确操作,一文讲透

如图所示,采用轴对称模型,Z轴为对称轴,计算受力情况
1.模型说明
轴对称模型,上面两个线圈,圈数分别为100圈和150圈,下面为一个圆筒,材料为铜,那么在线圈中通过一个变化的电流,在下面的圆筒中就会产生感应电流,感应电流在在磁场中受到洛伦兹力的作用,查看随时间变化的受力情况。
2.模型建立及加载
建立模型,给定材料,设置winding,添加电流为pwl(ds1,time),设置线圈匝数,给定变化的电流曲线,如下图所示
设置空气域,注意空气域的-Z方向为0,需要考虑对称性,另外边界设置balloon条件表示无限远场
选择下方的圆筒,添加parameter ,选择force,通过结果可以查看force随时间变化过程
3.结果分析
设置步数和时间后,计算查看结果
可以看到计算的磁场矢量分布情况,主要是由于线圈的电流方向决定的
提取圆筒中的电流密度,可以看到初始状态电流为0,中间随着激励源的不同而产生感应电流
提取圆筒上的受力情况,可以看到受力随着磁场的变化而变化,开始没有受力后面才有力的出现和理想符合
那么问题来了,提取添加的force结果,查看曲线,结果如下,在初始状态0时刻,居然有力的数值,结果显然是不对的,很容易误导使用者。
因为圆筒在初期没有感应电流,他们之间是没有受力的,洛伦兹力的产生必须要有电流,而目前的结果是有力的,显然不对,这个显然是Maxwell的bug之一
4.问题总结
1.官方解释为加密网格可以实现,需要将被计算的物体包裹一个边界,加密网格如图所示,计算结果部分正确
2.如果模型为上下对称,则包裹边界不可避免的的一侧没有,那么结果依旧是错误的,因为默认结果采用的是Maxwell张量力,即提取的为物体表面的磁场强度的积分和,下面没有物体,则不能计算,数值错误
3.正确方法是采用后处理的方式,通过场处理器计算,提取被求解物体的受力情况,其结果基本正确
4.你以为这就完了?然而并没有结束,
曾经按照正确的后处理方式计算的结果如图所示,显然在初始状态有电流的情况下,感应物体的电流计算错误,导致第一步出现了很大的电流,计算结果错误.
那么怎么办呢?多次尝试之后发现使用Maxwell的2024R2版本,在什么都不动的情况下,重新计算一遍,其结果就是正确的
仿真就是一个坑,一入仿真深似海,劝君莫入仿真圈!
你钻研着物理知识,操着软件开发的心,忙着机械设计的事,拿着别人零头的钱!
仿真就是一门玄学,结果飘忽不定而又极其重要!
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