ANSYS电场分析教程(经典入门教程)

1、ANSYS电场分析指南关键字：ANSYS电场分析CAE教程静电场分析（h方法）14.1什么是静电场分析静电场分析用以确定由电荷分布或外加电势所产生的电场和电场标量位（电压）分布。该分析能加二 种形式的载荷：电压和电荷密度。静电场分析是假定为线性的，电场正比于所加电压。静电场分析可以使用两种方法： h方法和p方法。本章讨论传统的 h方法。下一章讨论p方法。 14.2h方法静电场分析中所用单元h方法静电分析使用如下 ANSYS单元：表1.二维实体单元单元维数形状或特征自由度PLANE1212-D四边形，8节点每个节点上的电压表2.三维实体单元单元维数形状或特征自由度SOLID1223-D砖形（/、

2、面体），20节点每个节点上的电压SOLID1233-D砖形（/、面体），20节点每个节点上的电压表3.特殊单元单元维数形状或特征自由度MATRIX50无（超单元）取决于构成本单元的单元取决于构成本单元的单元类型INFIN1102-D4或8节点每个节点1个；磁矢量位，温度， 或电位INFIN1113-D六面体，8或20节点AX、AY、AZ磁矢势，温度，电势， 或磁标量势INFIN92-D平面，无界，2节点AZ磁矢势，温度INFIN473-D四边形4节点或三角形3节点AZ磁矢势，温度14.3h方法静电场分析的步骤静电场分析过程由三个主要步骤组成:1. 建模2. 加载和求解3. 观察结果14.3.1

3、建模定义工作名和标题：命令：/FILNAME , /TITLEGUI: Utility Menu>File>Change JobnameUtility Menu>File>Change Title如果是GUI方式，设置分析参考框：GUI: Main Menu>Preferences>Electromagnetics : Electric设置为Electric ,以确保电场分析所需的单元能显示出来。之后就可以使用 ANSYS前处理器来建立模型，其过程与其它分析类似，详见ANSYS建模和分网指南。对于静电分析，必须定义材料的介电常数（PERX ），它可能与温度有

4、关，可能是各向同性，也可能是各向异性。对于微机电系统（MEMS ），最好能更方便地设置单位制，因为一些部件只有几微米大小。详见下面 MKS制到 NKSV制电参数换算系数和 MKS制到gMSVfA制电参数换算系数表表4. MKS制到pMKSV制电参数换算系数表电参数MKS制量纲乘数yMKSV 制量纲电压V23(kg)(m) /(A)(s)1V23(kg)( m) /(pA)(s)电流AA10 12pApA电荷C(A)(s)1012PC(pA)(s)导电率S/m233(A) (s) /(kg)(m)106pS/ un233(pA) (s) /(kg)( m)电阻率Qm(kg)(m) 3/(A) 2

5、(s)310-6TQm323(kg)( m) /(pA) (s)介电常数1F/m243(A) (s) /(kg)(m)106pF/ um223(pA) (s) /(kg)( m)能量J(kg)(m) 2/(s)2"1210PJ2 2(kg)( m) /(s)电容F242(A) (s) /(kg)(m)10 12pF242(pA) (s) /(kg)( m)电场V/m(kg)(m)/(s) 3(A)10-6V/ um3(kg)( m)/(s) (pA)通量密度C/(m) 22(A)(s)/(m)12pC/(耐2(pA)(s)/( m自由空间介电常数等于8.0854E -6pF/ 口表5

6、. MKS制到gMSVfA制电参数换算系数表电参数MKS制量纲乘数UMSVfA 制量纲电压V23(kg)(m) /(A)(s)1V23(g)( m) /(fA)(s)电流AA1015fAfA电荷C(A)(s)1015fC(fA)(s)导电率S/m233(A) (s) /(kg)(m)109fS/ m233(fA) (s) /(g)( m)电阻率Qm(Kg)(m) 3/(A)2(s)310-9323(g)( m) /(fA) (s)介电常数F/m243(A) (s) /(kg)(m)109fF/ m223(fA) (s) /(g)( m)能量J(kg)(m) 2/(s)21015fJ2 2(g)

7、( m) /(s)电容F242(A) (s) /(kg)(m)1015fF242(fA) (s) /(g)( m)电场V/m(kg)(m)/(s) 3(A)10-6V/ um3(g)( m)/(s) (fA)通量密度C/(m) 22(A)(s)/(m)1032fC/( m)2(fA)(s)/( m)自由空间介电常数等于8.0854E-3fF/ m14.3.2 加载荷和求解 本步定义分析类型和选项、给模型加载、定义载荷步选项和开始求解。14.3.2.1 进入求解处理器 命令： /SOLUGUI ： Main Menu>Solution14.3.2.2 定义分析类型 选择下列方式之一：GUI

8、 :选菜单路径Main Menu>Solution>New Analysis并选择静态分析命令：ANTYPE，STATIC，NEW如果你要重新开始一个以前做过的分析 （例如，分析附加载荷步），执行命令ANTYPE , STATIC , REST 。重启动分析的前提条件是： 预先完成了一个静电分析， 且该预分析的 Jobname. EMAT ， Jobname. ESAV 和 Jobname.DB 文件都存在。14.3.2.3 定义分析选项可以选择波前求解器（缺省）、预条件共轭梯度求解器（ PCG ）、雅可比共轭梯度求解器（JCG ）和 不完全乔列斯基共轭梯度求解器（ ICCG ）之

9、一进行求解：命令： EQSLVGUI ： Main Menu>Solution>Analysis Options如果选择 JCG 求解器或者 PCG 求解器，还可以定义一个求解器误差值，缺省为1.0-8。14.3.2.4 加载静电分析中的典型载荷类型有：14.3.2.4.1 电压（ VOLT ）该载荷是自由度约束，用以定义在模型边界上的已知电压：命令： DGUI ： Main Menu>Solution>Loads>-Loads-Apply>-Electric-Boundary> -Voltage-14.3.2.4.2 电荷密度（ CHRG ）命令：

10、FGUI ： Main Menu>Solution>Loads>-Loads-Apply>-Electric-Excitation>-Charge-On Nodes14.3.2.4.3 面电荷密度（ CHRGS ）命令： SFGUI： Main Menu>Solution>Loads>-Loads-Apply>-Electric-Excitation-Surf Chrg Den-14.3.2.4.4 Maxwell 力标志（ MXWF ）这并不是真实载荷，只是表示在该表面将计算静电力分布，MXWF 只是一个标志。通常， MXWF 定义在靠近

11、 隹气-电介质 交界面的空气单元面上，ANSYS使用Maxwell应力张量法计算力并存储在空气单元中，在通用后处理器中可以进行处理。命令： FMAGBCGUI ： Main Menu>Solution>-Loads-Apply>-Electric-Flag>-Maxwell Surf-option14.3.2.4.5 无限面标志（ INF ）这并不是真实载荷，只是表示无限单元的存在， INF 仅仅是一个标志。命令： SFGUI ： Main Menu>Solution>-Loads-Apply>-Electric-Flag>-Infinite S

12、urf-option分页14.3.2.4.6 体电荷密度（ CHRGD ）命令： BF ，BFEGUI ： Main Menu>Solution>-Loads-Apply>-Electric-Excitation>-Charge Density-option 另外，还可以用命令 BFL 、BFL 、BFV 等命令分别把体电荷密度加到实体模型的线、面和体上。14.3.2.4.7 定义载荷步选项 对于静电分析，可以用其它命令将载荷加到电流传导分析模型中，也能控制输出选项和载荷步选项，详细信息可参见第16章令析选项和求解方法II14.3.2.4 .8 保存数据库备份使用 AN

13、SYS 工具条的 SAVE_DB 按钮来保存一个数据库备份。在需要的时候可以恢复模型数据： 命令： RESUMEGUI ： Utility Menu>File>Resume Jobname.db14.3.2.4.9 开始求解命令： SOLVEGUI ： Main Menu>Solution>Current LS14.3.2.4.10 结束求解命令： FINISHGUI ： Main Menu>Finish14.3.3 观察结果ANSYS 和 ANSYS/Emag 程序把静电分析结果写到结果文件 Jobname.RST 中，结果中包括如下数 据：主数据 ：节点电压（

14、 VOLT ）导出数据 ：节点和单元电场（EFX , EFY , EFZ , EFSUM ）节点电通量密度（DX，DY，DZ，DSUM ）节点静电力（FMAG :分量X, Y, Z , SUM ）节点感生电流段（CSGX , CSGY , CSGZ ）通常在 POST1 通用后处理器中观察分析结果:命令: /POST1GUI : Main Menu>General Postproc 对于整个后处理功能的完整描述，见 ANSYS 基本分析过程指南。将所需结果读入数据库:命令: SET,TIMEGUI : Utility Menu>List>Results>Load Ste

15、p Summary 如果所定义的时间值处并没有计算好的结果， ANSYS 将在该时刻进行线性插值计算。对于线单元（ LINK68 ），只能用以下方式得到导出结果:命令: ETABLEGUI : Main Menu>General Postproc>Element Table>Define Table命令: PLETABGUI :Main Menu>General Postproc>Plot Results>Elem TableMain Menu>General Postproc>Element Table>Plot Elem Table命令

16、:PRETABGUI :Main Menu>General Postproc>List Results>List Elem TableMain Menu>General Postproc>Element Table>Elem Table Data绘制等值线图：命令：PLESOL ， PLNSOLGUI :Main Menu>General Postproc>Plot Results>Element SolutionMain Menu>General Postproc>Plot Results>Nodal Solu绘制矢量图

17、:命令：PLVECTGUI :Main Menu>General Postproc>Plot Results>PredefinedMain Menu>General Postproc>Plot Results>User Defined以表格的方式显示数据：命令：PRESOL , PRNSOL , PRRSOLGUI :Main Menu>General Postproc>List Results>Element SolutionMain Menu>General Postproc>List Results>Nodal So

18、lutionMain Menu>General Postproc>List Results>Reaction SoluPOST1执行许多其他后处理功能，包括按路径和载荷条件的组合绘制结果图。更详细信息见ANSYS基本分析过程手册。14.4多导体系统提取电容静电场分析求解的一个主要参数就是电容。在多导体系统中，包括求解自电容和互电容，以便在电路模拟中能定义等效集总电容。CMATRIX宏命令能求得多导体系统自电容和互电容。详见 ANSYS理论手册5.10节。Conductor 3 (ground)Conductor 1Conductor 2图1三导悴系続“14.4.1 对地电容和

19、集总电容有限元仿真计算，可以提取带（对地）电压降导体由于电荷堆积形成的対地电容矩阵。下面叙述一个三导体系统（一个导体为地）。方程式中Q1和Q2为电极1和2上的电荷，U1和U2分别为电压降。Q1 = (Cg)n(U1)+(Cg) 12(U2)Q2= (Cg)12(U1)+(Cg) 22(U2)Conductor3 (ground)Conductor 1Conductor 2C!(C 1)22圏2三导陞系统等效集总电容s式中Cg称作为寸地电容 矩阵。这些对地电容并不表示集总电容（常用于电路分析），因为它们不 涉及到二个导体之间的电容。使用CMATRIX宏命令能把对地电容矩阵变换成集总电容矩阵，以便

20、用于电路仿真。图2描述了三导体系统的等效集总电容。下面二个方程描述了感应电荷与电压降之间形成的集总电 容：Qi=（Ci）ii（Ui）+（C i）i2（Ui U2）Q2=（Cl）12（Ul U2）+（C 1）22（U2）式中Ci称为"集总电容"的电容矩阵。分页14.4.2步骤CMATRIX宏命令将进行多元模拟，可求得对地电容矩阵和集总电容矩阵值。为了便于CMATRIX宏命令使用，必须把导体节点组成节点部件，而且不要加任何载荷到模型上（电压、电荷、电荷密度等等）。 导体节点的部件名必须包括同样的前缀名，后缀为数字，数字按照1到系统中所含导体数目进行编号。最 高编号必须为地导体（

21、零电压）。应用CMATRIX宏命令步骤如下：1. 建模和分网格。导体假定为完全导电体，故导电体区域内部不需要进行网格划分，只需对周围的电 介质区和空气区进行网格划分，节点部件用导体表面的节点表示。2. 选择每个导体面上的节点，组成节点部件。命令：CMGUI:Utility Menu >Select >Comp/Assembly >Create Component导体节点的部件名必须包括同样的前缀名，后缀为数字，数字按照1到系统中所含导体数目进行编号。例如图2中，用前缀一Cond为三导体系统中的节点部件命名，分别命名为为一Condl、Cond21和一Cond3|，最后一个部件一

22、Cond3应该为表示地的节点集。3. 用下列方法之一，进入求解过程：命令：SoluGUI: Main Menu>Solution4. 选择方程求解器（建议用JCG）:命令：EQSLVGUI: Main Menu>Solution>Analysis Options5. 执行 CMATRIX 宏：命令：CMATRIXGUI ： Main Menu >Solution >Electromagnet >Capac MatrixCMATRIX 宏要求下列输入：对称系数（SYMFAC ）:如果模型不对称，对称系数为1 （缺省）。如果你利用对称只建一部分模型，乘以对称系数

23、得到正确电容值。节点部件前缀名（Condname ）。定义导体节点部件名。上例中，前缀名为一Cond。宏命令要求字符串前缀名用单引号。因此，本例输入为Cond,在GUI菜单中，程序会自动处理单引号。导体系统中总共的节点部件数（NUMCON ），上例中，导体节点部件总数为 一3 II地基准选项（GRNDKEY ）。如果模型不包含开放边界，那么最高节点部件号表示k I在这种情况下，不需特殊处理，直接将 地I作为基准设置为零（缺省状态值）。如果模型中包含开放边界（使用远 场单元或Trefttz区域），而模型中无限远处又不能作为导体，那么可以将地I选项设置为零（缺省）。在某些情况下，必须把远场看作导体

24、地 II （例如，在空气中单个带电荷球体，为了保持电荷平衡，要求无限远处作为地I。用INFIN111单元或Trefftz区域表示远场地时，把 地选项设置为一1 I输入贮存电容值矩阵的文件名（Capname ）。宏命令贮存所计算的三维数组对地电容和集总电容 矩阵值。其中一和一列代表导体编号， 一I列表示对地（k=1）或集总（k=2 ）项。缺省名为 CMATRIX。例 如，CMATRIX （i,j,1 ）为对地项，CMATRIX （i,j,2 ）为集总项。宏命令也建立包含矩阵的文本文件，其扩 展名为 .TXT。注意: 在使用 CMATRIX 命令前，不要施加非均匀加载。以下操作会造成非均匀加载:在

25、节点或者实体模型上施加非0自由度值的命令（D, DA,等）在节点、单元或者实体模型定义非0值的命令（F, BF, BFE , BFA ,等）带非0项的CE命令CMATRIX 执行一系列求解，计算二个导体之间自电容和互电容，求解结果贮存在结果文件中，可以 便于后处理器中使用。执行后，给出一个信息表。如果远场单元（ INFIN110 和 INFIN111 ）共享一个导体边界（例如地平面），可以把地面和无限远边 界作为一个导体（只需要把地平面节点组成一个节点部件）。下图图 3 描述了具有合理的 NUMCOND 和 GRNDKEY 选项设置值的各种开放和闭合区域模型。3 (ground)NUMC0ND

26、=31 2GRNDKEY = °1.三导体一一封闭系统NUMCOND=2GRNDKEY=02In finite elementsground2.双导体，其中一个为 地，无限远单元模拟“infinite"情况NUMCOND=2GRNDKEY=0ground3.地面上的三导体，无 限远单元和地平面的电 位为04.双导体，其中一个为 地，用Trefftz域模拟开 诙边界NUMCOND=3GRNDKEY=15.三导体，用Trefftz域模拟“无限远”处的“地”wor sTrefftz domain忙三导体，其中一个是地, 甲Trefftz域模抓开敢边界人双导体，其申一个是 地,开啟

27、边畀作为自然边 畀条件后面有例题详细介绍如何利用CMATRIX做电容计算。14.5开放边界的 Trefftz方法模拟开放区域的一种方法是利用远场单元（INFIN11O和INFIN111），另一种方法为混合有限元 一Trefftz方法（称作Trefftz方法）。Trefftz方法以边界元方法的创立者名字命名。Trefftz方法使用与有限元类似的正定刚度矩阵高效处理开放区域的边界问题。它可处理大纵横比的复杂面几何体，它很易生成Trefftz完整函数系统。对于处理静电问题中的开放边界条件是一种易用而精确的方法。Trefftz方法的理论分析参见ANSYS理论手册。本手册有-用 Trefftz方法进行静

28、电场分析的例题。分页14.5.1概述使用Trefftz方法需要建立一个 Trefftz区域，Trefftz区域由下列部分组成：在有限元区域内的一个 Trefftz源节点部件，但与有限元模型无关；带有标记的有限元区域的外表面；由Trefftz源节点部件和带有标记的有限元外表面共同创建的子结构矩阵；由子结构定义的超单元；连同子结构产生的一组约束方程；与远场单元法相比，Trefftz方法有许多优点，也有一些缺点。Trefftz方法有如下正面特征：本方法形成对称矩阵；处理开放边界时，不存在理论上的限制；不存在奇异积分；未知数最少（20100个未知量就可得到可靠结果）；可用于大纵横比边界；允许灵活的生成

29、格林（Greens ）函数；利用Trefftz区域，可以在两个无关联的有限元区之间建立联系；Tefftz 方法与远场单元比较有如下优点；通常具有更高的精确度；远场区不要求建模和划分单元；可用于大纵横比有限元区域，并且具有很好精度；远场单元区不必按一般有限元要求的那样，把有限元区扩展到超出装置模型区很多；Trefftz 方法与远场单元比较有如下缺点：只能用于全对称模型；只对三维分析有效； 模型外表面单元只能是四面体单元； 要求定义有限元区内 Trefftz 源节点部件，并生成子结构和约束方程（当然，这一过程是程序自动完 成）。Trefftz 方法有如下限制：Trefftz 节点最大数为 1000

30、 ；最高容许的节点号为 1,000,000 ； 最高容许的外表面节点数为 100,000 ； 外表面容许的最大单元面数（小平面）为 100,000 ；Trefftz 方法假设无限远处是 0 电位。因此， 在处理具有不同电位的多电极系统时，使用本方法要注意 建立不同的节点部件。当然，对于使用 CMATRIX 命令宏来提取电容，程序已经完全考虑，已经把无限远 处设成了 0 电位或者接近 0 电位。14.5.2 步骤在 3-D 静电分析中建立一个 Trefftz 区域，定义 Trefftz 区域按下列过程进行：1）建立一个静电区域的有限元模型（包括导体、介质和四周空气） 。对有限模型加上全部必需的边

31、 界条件（电压、电荷、电荷密度等）2） 对有限元区域的外表面加上标志，作一个无限面来处理。加无限面标志（INF Label ） ,使用如下方 法：命令： SF， SFA ， SFEGUI ： Main Menu>Preprocessor>Loads>-Loads- Apply>-Electric- Flag>-Infinite Surf-On NodesMain Menu>Preprocessor>Loads>-Loads- Apply>-Electric- Flag>-Infinite Surf-On AreasMain Menu&

32、gt;Preprocessor>Trefftz-Domain>Infinite Surf-On Areas3）建立 Trefftz 源节点，源节点作为 Trefftz 区域的未知量。这些未知量表示 Trefftz 方法的源电荷， 用 CURR 自由度计算且储存 Trefftz 节点上的这些源电荷。如图4定义Trefftz的区域 中步骤3所示，应在模型装置与有限元区外表面之间设置Trefftz源节点。Trefftz 源节点离模型装置的距离应该小于到有限元模型外表面的距离，这样Trefftz 方法计算所得的结果会更精确。 Trefftz 源节点离有限元模型外表面表面越远，得到的结果越精

33、确。例如，X 方向上， Trefftz 节点正好包围模型装置（ b/c>1 ） ,有限元外边界设置到较远距离处（a/b>2） 。对 Y 和 Z 方向应用大致相同的规则。若 Trefftz 源节点不接近于装置或在有限元区域表面上，会导致一个近似奇异解而产生不正确的结果。利用定义一个简单实模型体 （如六面体、球、园柱体或它们的布尔运算组合体等），很容易地建立包围模型装置并在有限元区域内的 Trefftz 节点。但是它应该在有限元外表面的内部，如图 4 所示。一旦定义了简单模型体，可以采用下列方法之一把简单实模型划分网格并建立 Trefftz 节点： 命令： TZAMESHGUI ： M

34、ain Menu>Preprocessor>Trefftz Domain>Mesh TZ Geometry用 TZAMESH 命令对体表面进行网格划分，然后删除非求解单元，只留下 Trefftz 节点。它把 Trefftz 节点组成命名为 TZ-NOD 的节点部件，以备在 Trefftz 子结构生成中调用。Trefftz 方法只要求很少的源节点。缺省时， TZAMESH 命令把简单实模型体各边分成二段。对大纵横 比几何体， 可按规定的长度划分实体。 这二种选项在 TZAMESH 命令中都有效。 它会提供很多 Trefftz 节点， 但是并不是节点越多精度越高。精度也受外表面单

35、元数和 Trefftz 源项近似的影响。一般例题将不超过 20 到 100Trefftz 节点。利用下列方法，可删除 Trefftz 节点：命令： CMSEL,TZ_NODNDELE,ALLCMDELE,TZ_NODGUI ： Main Menu>Preprocessor>Trefftz Domain>Delete TZ Nodes4）建立 Trefftz 子结构、超单元、和约束方程。 Trefftz 方法使用有限元模型的外表面和 Trefftz 节点 建立子结构矩阵。 用 MATRIX50 超单元将该矩阵组合到模型中。 另外，需要一组约束方程来完善 Trefftz 区 域。

36、利用 TZEGEN 宏命令，可自动完成建立子结构、用超单元组合到模型、定义约束方程等过程。建立子结构并使其以超单元的方式组合到模型中，用下列方式：命令： TZEGENGUI ： Main Menu>Preprocessor>Trefftz Domain>-Superelement-Generate TZTZEGEN 命令也自动定约束方程。一旦建立了 Trefftz 区域，就可利用标准求解步骤来解题。 如果分网面上的单元发生了变动或要建立一个新的 Trefftz 区域，则已定义的 Trefftz 区域应被删除。 在求解模型内只能同时存在一个 Trefftz 区域。采用下列方法可

37、删除 Trefftz 超单元、相应的约束方程和全部 Trefftz 文件： 命令： TZDELEGUI ： Main Menu>Preprocessor>Trefftz Domain>-Superelement-Delete TZ TZDELE 命令删除在生成超单元过程中产生的全部 Trefftz 文件，包括如下文件：Jobname.TZNTrefftz 源节点-Jobname.TZE在有限元边界上的 Trefftz表面Jobname. TZX在有限元边界上表面节点Jobname.TZMTrefftz 材料文件详见本手册例题用 Trefftz方法进行静电分析（命令方法）IIF

38、lag all dienor factshere)步骤h ：建立有限元模型，用空气包围整个模型Y +歩骤2：标记空气域的外表面歩骤3在空气域外蔻面和Trefftz 也丿5no desb、1模型之间建立Trefftz源节 ；八点歩骤4； 建立Trefftz子结构、超单元和约束方程图4定义Treffte区城wor s分页14.6用h方法进行静电场分析的实例（GUI方式）1461问题描述本节描述如何做一个屏蔽微带传输线的静电分析，该传输线是由基片、微带和屏蔽组成。微带电势为Vi,屏蔽的电势为Vo，确定传输线的电容。该算例的描述见下图Geometric Propertiesa = b = w =10

39、crn1 cm1 cmLoadingV =110 cmV =1 cm0wor sMaterial PropertiesAir£ = 1rSubstrate£ = 1Cr材料和几何参数14.6.2分析方法与建模提示通过能量和电位差的关系可以求得电容：We = 1/2C(V -Vo)2, We是静电场能量，C为电容。在后处理器中对所有单元能量求和可以获得静电场的能量。后处理器中还可以画等位线和电场矢量图等。14.6.3目标结果目标电容,pF/m178.1步骤1：开始1. 进入ANSYS程序.2. 选择菜单路径 Utility Menu>File>Change Tit

40、le.3. 输入"Microstrip transmission line analysis."4. 点击OK.5. 选择 Main Menu>Preferences.6. 点击 Magnetic-Nodal 和 Electric7. 点击OK.步骤2:定义参数1. 选择 Utility Menu>Parameters>Scalar Parameters.2. 输入下列参数，若发生输入错误，重新输入即可V1 = 1.5V0 = 0.53. 点击 Close步骤3:定义单元类型1. 选择 Main Menu>Preprocessor>Elemen

41、t Type>Add/Edit/Delete.2. 点击Add.3. 点击高亮度的"Electrostatic"和"2D Quad 121."4. 点击OK.5. 点击 Close.步骤4:定义材料属性1. 选择 Main Menu>Preprocessor>Material Props>Material Models.2. 在材料窗口，依次双击以下选项：Electromagnetics, Relative Permittivity, Constant3. MURX (Relative permeability)输入1,点击OK.

42、在定义材料的窗口的左边区域显示的材料号为1.4. 选择菜单路径 Edit>Copy.点击OK。把材料1拷贝到材料2.5. 在材料框中，双击 2号材料和 Permittivity (constant).6 .在PERX区域输入10,点击OK.7 .选择菜单路径 Material>Exit8 .点击 SAVE_DB on the ANSYS Toolbar.步骤5:建立几何模型和压缩编号1. 选择 Main Menu>Preprocessor>-Modeling-Create>-Areas-Rectangle> By Dimensions.2. 输入下列值（用T

43、AB键，在输入区域间切换）X1域0X2域.5Y1域0Y2域13. 点击 Apply.4. 创建第2个矩形，输入下列值:X1域.5X2域5Y1域0Y2域15. 点击 Apply.6. 创建第3个矩形，输入下列值:X1域0X2域.5Y1域17. 点击 Apply.8. 创建第4个矩形，输入下列值:X1域.5X2域5Y1域1Y2域109. 点击0K.10. 粘接所有面，选择Main Menu>Preprocessor>-Modeling-Operate>-Booleans-Glue>Areas.11. 点击 Pick All.12. 选择 Main Menu>Prepr

44、ocessor>Numbering Ctrls>Compress Numbers.13. 设置"Item to be compressed" 为"Areas."14. 点击OK.分页步骤6:为模型各个部分指定属性为网格划分作准备1. 选择 Utility Menu>Select>Entities.2. 把顶端的选项按钮由"Nodes"设置为"Areas.".3. 把紧接着的选项按钮设置为"By Num/Pick."4. 点击OK.5. 通过点击，选取面1和2.（面1和2在

45、图形窗口的底部）被选中的面会改变颜色。6. 点击OK.7. 选择 Main Menu>Preprocessor>-Attributes-define>Picked Areas.丿点击 Pick All.8. 设置"Material number" 为 2.9. 点击OK.10. 选择 Utility Menu>Select>Entities.11. 确认两个按钮为"Areas"和"By Num/Pick."12. 点击 Sele All,点击 OK.13. 点击 Pick All.14. 选择 Utili

46、ty Menu>Select>Entities.15. 把顶部按钮设置为 "Lines."16. 把底部按钮设置为 "By Location."17. 点击 Y Coordinates .18. 在"Min, Max" 区域,输入1.19. 点击 Apply.20. 点击 Reselect 和 X Coordinates 按钮21. 在 "Min, Max" 区域, 输入.25.22. 点击 OK.步骤 7: 划分模型1. 选择 Main Menu>Preprocessor>-Meshing

47、-Size Cntrls>-Lines-All Lines.2. 在"No. of element divisions" 区域,输入 8.3. 点击 OK.4. 选择 Utility Menu>Select>Entities.5. 确认顶部按钮设置为 "Lines."6. 设置下面的按钮为 "By Num/Pick."7. 点击 From Full .8. 点击 Sele All, 点击 OK.9. 点击 Pick All.10. 选择 Main Menu>Preprocessor>MeshTool.11

48、. 点击 Smart Size 按钮.12. 将 SmartSizing 滑块移动到 3.13. 确认 Mesh 对象设置为 "Areas."14. 点击 shape ： Tri 按钮 .15. 点击 MESH 按钮 .16. 点击 Pick All.17. 点击 Close步骤 8: 施加边界条件和载荷1. 选择 Utility Menu>Select>Entities.2. 设置顶部按钮为 "Nodes."3. 设置下面的按钮为 "By Location."4. 点击 Y Coordinates 和 From Full

49、 按钮 .5. 在"Min, Max"区域，输入1.6. 点击 Apply.7. 点击 X Coordinates 和 Reselect 按钮 .8. 在"Min, Max"区域,输入 0,.5.9. 点击 OK.10. 选择 Main Menu>Preprocessor>Loads>-Loads-Apply>-Electric- Boundary>-Voltage-On Nodes.11. 点击 Pick All.12. 在"Value of voltage (VOLT)" 区域,输入 V1.13. 点

50、击OK.14. 选择 Utility Menu>Select>Entities.15. 确认上面的两个按钮设置为 "Nodes"和"By Location."16. 点击 Y Coordinates 和 From Full 按钮.17. 在"Min, Max" 区域，输入0.18. 点击 Apply.19. 点击 Also Sele 按钮.20. 在"Min, Max" 区域,输入 10.21. 点击 Apply.22. 点击 X Coordinates 按钮.23. 在"Min, Max&q

51、uot; 区域,输入5.24. 点击OK.25. 选择 Main Menu>Preprocessor>Loads>-Loads-Apply>-Electric- Boundary>-Voltage-On Nodes.26. 点击 Pick All.27. 在"Value of voltage (VOLT)" 区域,输入 V0.28. 点击OK.步骤9:对面进行缩放1. 选择 Utility Menu>Select>Entities.2. 确认顶部的按钮设置为"Nodes,"下面的按钮设置为"By Num

52、/Pick," 和"From Full"3. 点击Sele All按钮，点击OK.点击 Pick All.4. 选择 Main Menu>Preprocessor>-Modeling-Operate>Scale>Areas.5. 点击 Pick All.6. 在"RX, RY, RZ Scale Factors" 区域，输入下列值：RX field .01RY field .01RZ field (7. 在"Items to be scaled" 区域,设置按钮为 "Areas and me

53、sh."8. 在"Existing areas will be" 区域,设置按钮为"Moved."9. 点击OK.10. 选择 Main Menu>Finish.分页步骤10:求解1. 选择 Main Menu>Solution>-Solve-Current LS.点击 Close.3.点击OK开始求解.求解后要弹出一个提示信息，点击Close.4. 选择 Main Menu>Finish.步骤 11: 存储分析结果1. 选择 Main Menu>General Postproc>Element Table&

54、gt;define Table.2. 点击 Add.3.在"User label for item"区域， 输入 SENE.4.在"Results data item"SENE" 自动显示为高亮度 )区域，点亮"Energy"（当左边的"Energy"显示为高亮度时，右边的"Elec energy5. 点击 OK.6. 点击 Add.7.在"User label for item"区域， 输入 EFX.8. 在"Results data item"9. 点

55、击 OK.区域，点亮"Flux & gradient" 和"Elecfield EFX."。10. 点击 Add.11. 在 "User label for item" 区域 , 输入 EFY.12. 在 "Results data item"13. 点击 OK.区域，点亮"Flux & gradient"和"Elec field EFY."。14. 点击 Close15. 点击 SAVE_DB步骤 12: 画结果图1. 选择 Utility Menu>

56、PlotCtrls>Numbering.2. 设置 "Numbering shown with" 区域为 "Colors only."3. 点击 OK.4. 选择 Main Menu>General Postproc>Plot Results>-Contour Plot-Nodal Solu.5. 在"Item to be contoured"区域，点亮"DOF solution"和"Elec poten VOLT."6. 点击 OK.7. 选择 Main Menu>

57、;General Postproc>Plot Results>-Vector Plot-User-defined.8. 在"Item"区域，输入EFX.9. 在"Lab2"区域，输入EFY.10. 点击 OK.步骤 13: 进行电容计算1. 选择 Main Menu>General Postproc>Element Table>Sum of Each Item.2. 点击 OK. 一个弹出窗口会显式所有单元表及其值。3. 点击 Close选择 Utility Menu>Parameters>Get Scalar

58、Data.4. 在"Type of data to be retrieved" 区域，点亮"Results data"和"Elem table sums."5. 点击OK.弹出的对话框显式求和的单元表值。6. 在"Name of parameter to be defined," 区域,输入 W.7. 设置"Element table item" 区域为"SENE."8. 点击OK.9. 选择 Utility Menu>Parameters>Scalar Parameter