Maxwell 建模仿真实例
单击、点击、左击都是指“鼠标左击”；
软件版本ANSYS EM（Maxwell） 15.0，不同版本界面略有不同。
1.3D模型的建立与导入
简单模型可以在Maxwell软件中建立系统提供立方体、圆柱体等基本块。复杂模型需要使用SolidWorks 3D建模软件建立，建立后保存为STEP文件，通过Maxwell菜单栏Modele--Import--（找到相应的STEP文件）--双击、完成导入。
图1-1
图1-2
2.前处理
导入3D模型后，画一个圆柱实体（单击图2-1红框中工具栏创建圆柱），使该圆柱实体包裹住所有被仿真模型，圆柱实体为仿真边界。边界越大仿真越贴近实际情况，但是边界打了耗费计算机资源，应视实际情况处理。
图2-1
1)材料定义
每一个出现在仿真域内的模型都需要分配材料，详细步骤如下：
如图2-2所示，可以通过左击模型树选中相应实体（也可以通过单击仿真域中的实体块选中），被选中后的实体将粉红高亮显示，然后右击—Assign Material，弹出对话框（如图2-3），在对话框中选择相应材料，或创建所需材料。
仿真域
模型树
图2-2
图2-3
依次分配实体材料，如：右击winding实体—Assign Material—copper，定义绕组为铜。
图2-4
定义磁芯为铁氧体ferrite。
图2-5
2)设置激励源
激励源为三组线圈：线圈A、B、C
在线圈上加激励，必须创建线圈截面。创建方法如下图所示（共4步）：
第1步单击选中线圈—右击—Edit—Surface—Section，弹出图2-7所示对话框，选中一个平面，系统将以该平面截取所选实体线圈的截面，截取完成后如图2-8所示。
图2-6
图2-7
图2-8
第2步，当实体为线圈时，被一个平面截取后会出现两个截面（每个线圈上会有两个截面，而且不能单独删除），这两个线圈不能同时成为线圈激励源，需要删除一个。左击选取线圈截面—Edit—Boolean—separate bodies，将两个截面分离后，删除一个即可。
图2-9
第3步，单击选取线圈截面—右击—assign excitation—coil terminal，弹出对话框（如图2-12），设置number of conductor=1；swap direction是激励方向（自定义），创建线圈激励完成。
图2-10
图2-11
图2-12
线圈激励创建完成后，可通过工程栏查看激励源，如图2-13所示。
工程栏
图2-13
右击工程栏Excitations—Add winding，弹出对话框如图2-14所示。设定Name=windingA；
type=External。
图2-14
进一步将线圈coil terminal加入到绕组winding中，如图2-15所示。右击windingA—Add terminals—弹出对话框选定线圈coil terminal即可。
图2-15
图2-16
依次分配绕组WindingA、WindingB、WindingC的线圈，分配后如图2-17所示。
图2-17
第4步编辑外电路，右击Excitation—External circuit—Edit External Circuit，弹出对话框如图2-19所示，选择edit circuit，进入外电路编辑软件。
图2-18
图2-19
在外电路编辑软件中设计好电路后，一定保证外电路中的绕组LwindingA与Maxwell仿真域中磁体的名称WindingA对应（如：LWindingB对应WindingB），这样才能做到电路模型与有限元模型互联。
图2-20
编辑好外电路后，菜单栏Maxwell circuit—Export Netlist--弹出对话框如图2-22所示，选择.sph 文件，输出网表。
图2-21
图2-22
输出网表后，单击Import circuit—选择上一步输出的网表（如图2-24所示），即可实现外电路与有限元模型互联。
图2-23
图2-24
3)设置仿真边界
右击仿真域任意位置，选择Select Face。
图2-25
选择模型中包裹所有实体的圆柱体的所有表面（按住ctrl点击可多选），右击—Assign Boundary—Zero Tangential H Field—点击ok。Maxwell提供三种常用边界，Zero Tangential H Field（零磁边界）、Insolating（绝缘边界）、symmetry（对称边界），一般仿真最外层用零磁边界，内部各实体需绝缘的地方用绝缘边界，需对称时用对称边界。
图2-26
图2-27
图2-28
图2-29
图2-30
4)规定网格划分规则
规定网格划分规则，使计算更精准。左击选中所有绕组—右击—Assign Mesh Operation—On Selection—Length Based—在对话框中填入合适的距离（可保持默认）--单击OK。依次定义磁芯网格和仿真边界网格。
图2-31
图2-32
5)设计计算规则
右击工程管理栏Analysis—Add solution setup—在对话框中设计仿真起始时间、步长等信息。
图2-33
图2-34
图2-35
图2-36
6)解算
右击Analysis—Apply Mesh Operation。
单击工具栏，对工程进行检查，如有问题见信息栏提示。如没问题（如图2-39所示），继续单击，进行解算，如2-41所示。
图2-37
图2-38
系统建模与仿真 开课对象：工业工程开课学期：6 学分：2学分；总学时：48学时；理论课学时：40学时； 实验学时：0 学时；上机学时：8学时 先修课程：概率论与数理统计 教材：系统建模与发展，齐欢，王小平编著，清华大学出版社，2004.7 参考书： 【1】离散事件系统建模与仿真，顾启泰，清华大学出版社 【2】现代系统建模与仿真技术，刘兴堂，西北工业大学出版社 【3】离散事件系统建模与仿真，王维平，国防科技大学出版社 【4】系统仿真导论，肖田元，清华大学出版社 【5】建模与仿真，王卫红，科学出版社 【6】仿真建模与分析(Simulaton Modeling and Analysis)(3rd eds.)，Averill M. Law, W.David Kelton，清华大学出版社/McGraw-Hill 一、课程的性质、目的和任务 建模与仿真是当代现代科学技术的主要内容，其技术已渗透到各学科和工程技术领域。本课程以一般系统理论为基础，让学生掌握适用于任何领域的建模与仿真的一般理论框架和基本方法。 本课程的目的和任务是使学生： 1．掌握建模基本理论； 2．掌握仿真的基本方法； 3．掌握一种仿真语言及仿真软件； 4．能够运用建模与仿真方法分析、解决工业工程领域的各种常见问题。 二、课程的基本要求 1．了解建模与仿真的作用和发展，理解组成要素。 2．掌握建模的几种基本方法，及模型简化的技术手段。 3．掌握建模的一般系统理论，认识随机数的产生的原因及统计控制方式。 4．能对离散事件进行仿真，并能分析运行结果。 三、课程的基本内容及学时分配 第一章绪论（3学时） 1．系统、模型、仿真的基本概念
说明：部分操作因版本不同存在差异 1. 静电场问题实例：平板电容器电容计算仿真 平板电容器模型描述： 上下两极板尺寸：25mm×25mm×2mm，材料：pec（理想导体） 介质尺寸：25mm×25mm×1mm，材料：mica（云母介质） 激励：电压源，上极板电压：5V，下极板电压：0V。 要求计算该电容器的电容值 1.建模（Model） Project > Insert Maxwell 3D Design File>Save as>Planar Cap（工程命名为“Planar Cap”） 选择求解器类型：Maxwell > Solution Type> Electric> Electrostatic（静电的） 创建下极板六面体 Draw > Box（创建下极板六面体） 下极板起点：（X,Y,Z）>（0, 0, 0） 坐标偏置：（dX,dY,dZ）>（25, 25,0） 坐标偏置：（dX,dY,dZ）>（0, 0, 2） 将六面体重命名为DownPlate Assign Material > pec（设置材料为理想导体perfect conductor） 创建上极板六面体 Draw > Box（创建下极板六面体） 上极板起点：（X,Y,Z）>（0, 0, 3） 坐标偏置：（dX,dY,dZ）>（25, 25,0） 坐标偏置：（dX,dY,dZ）>（0, 0, 2） 将六面体重命名为UpPlate Assign Material > pec（设置材料为理想导体perfect conductor） 创建中间的介质六面体 Draw > Box（创建下极板六面体） 介质板起点：（X,Y,Z）>（0, 0, 2） 坐标偏置：（dX,dY,dZ）>（25, 25,0） 坐标偏置：（dX,dY,dZ）>（0, 0, 1） 将六面体重命名为medium Assign Material > mica（设置材料为云母mica，也可以根据实际情况设置新材料）创建计算区域（Region） Padding Percentage：0% 忽略电场的边缘效应（fringing effect） 电容器中电场分布的边缘效应
Adams 实例建模仿真 目录 Adams课程论文 (1) 第一章模型的建立 (2) 1、模型的介绍 (2) 2、启动ADAMS (2) 3、栅格设置 (3) 4、创建齿轮 (3) 5、创建连杆 (5) 6、创建滑块 (6) 第二章创建转动副，移动副，齿轮副，驱动力，仿真 (7) 1、创建转动副 (7) 2、创建移动副 (8) 3、创建齿轮副 (9) 4、创建驱动力 (10) 5、仿真 (11) 第三章计算结果后处理 (12) 1、滑块的速度曲线 (12) 2、滑块位移曲线 (12) 3、滑块加速度曲线 (13) 4、齿轮1与齿轮2转角曲线 (13) 5、连杆曲线图 (14) 6、录制动画并导出 (15) 第四章总结 (17)
第一章模型的建立 1、模型的介绍 如图一所示，该模型由齿数z为200，模数m为4，半径400mm的齿轮1，齿数z为100，模数m为4，半径200mm的齿轮2，以及连杆和滑块组成。该模型的运动形式为齿轮1为驱动轮，带动齿轮2转动，齿轮2于连杆偏心连接，带动连杆推动滑块直线反复运动。实质上是将齿轮的转动转化为滑块的平动。 图1-1 模型简图 2、启动ADAMS 2.1 在桌面点击ADAMS快捷键Adams - View x64 2013，或者Windows开始菜单启动：“开始”—“所有程序”—“MSC.Software”—“Adams x64 2013”—“A View”—“Adams-View”。 2.2 启动后出现Welcome欢迎窗口，如图1-1所示，点击New Model，出现Create New Model，Model Name为adams，Gravity为Earth Normal，Units为MMKS。 2.3 单击OK，进入ADAMS。
一、Proteus VSM仿真模型简介 在使用Proteus仿真单片机系统的过程中，经常找不到所需的元件，这就需要自己编写。Proteus VSM的一个主要特色是使用基于DLL组件模型的可扩展性。这些模型分为两类：电气模型（Electrical Model）和绘图模型（Graphical Model）。电气模型实现元件的电气特性，按规定的时序接收数据和输出数据；绘图模型实现仿真时与用户的交互，例如LCD的显示。一个元件可以只实现电气模型，也可以都实现电气和绘图模型。 Proteus为VSM模型提供了一些C++抽象类接口，用户创建元件时需要在DLL 中实现相应的抽象类。VSM模型和Proteus系统通信的原理如下图： 绘图模型接口抽象类： ICOMPONENT――ISIS内部一个活动组件对象，为VSM模型提供在原理图上绘图和用户交互的服务。 IACTIVEMODEL――用户实现的VSM绘图模型要继承此类，并实现相应的绘图和键盘鼠标事件处理。 电气模型接口抽象类： IINSTANCE――一个PROSPICE仿真原始模型，为VSM模型提供访问属性、模拟节点和数据引脚的服务，还允许模型通过仿真日志发出警告和错误信息。ISPICECKT（模拟）――SPICE拥有的模拟元件，提供的服务：访问、创建和删除节点，在稀疏矩阵上分配空间，同时还允许模型在给定时刻强制仿真时刻点的发生和挂起仿真。 ISPICEMODEL（模拟）――用户实现的VSM模拟元件要继承此类，并实现相应的载入数据，在完成的时间点处理数据等。 IDSIMCKT（数字）――DSIM拥有的数字元件，提供的服务：访问数字系统的变
Maxwell 建模仿真实例 单击、点击、左击都是指“鼠标左击”； 软件版本ANSYS EM（Maxwell） 15.0，不同版本界面略有不同。 1.3D模型的建立与导入 简单模型可以在Maxwell软件中建立系统提供立方体、圆柱体等基本块。复杂模型需要使用SolidWorks 3D建模软件建立，建立后保存为STEP文件，通过Maxwell菜单栏Modele--Import--（找到相应的STEP文件）--双击、完成导入。 图1-1 图1-2
2.前处理 导入3D模型后，画一个圆柱实体（单击图2-1红框中工具栏创建圆柱），使该圆柱实体包裹住所有被仿真模型，圆柱实体为仿真边界。边界越大仿真越贴近实际情况，但是边界打了耗费计算机资源，应视实际情况处理。 图2-1 1)材料定义 每一个出现在仿真域内的模型都需要分配材料，详细步骤如下： 如图2-2所示，可以通过左击模型树选中相应实体（也可以通过单击仿真域中的实体块选中），被选中后的实体将粉红高亮显示，然后右击—Assign Material，弹出对话框（如图2-3），在对话框中选择相应材料，或创建所需材料。 仿真域 模型树 图2-2
图2-3 依次分配实体材料，如：右击winding实体—Assign Material—copper，定义绕组为铜。 图2-4 定义磁芯为铁氧体ferrite。
图2-5 2)设置激励源 激励源为三组线圈：线圈A、B、C 在线圈上加激励，必须创建线圈截面。创建方法如下图所示（共4步）： 第1步单击选中线圈—右击—Edit—Surface—Section，弹出图2-7所示对话框，选中一个平面，系统将以该平面截取所选实体线圈的截面，截取完成后如图2-8所示。 图2-6