FEMM 5Поиск
ФормулыФайлы

Часть III · Движение, силы и моменты → § 11 · От поля к силе и моменту

Занятие 11.3

Взвешенный тензор напряжений FEMM

Сила по тензору напряжений Максвелла, взвешенному интегралу и коэнергии. Сохранённое решение FEMM 5. Узловой скаляр сохранённой модели. Показаны потенциал и его уровни, а не модуль B. b и h — размеры выделенной геометрии между крайними поверхностями по координатам; пропорции сечения сохранены.
1. Сила по тензору напряжений Максвелла, взвешенному интегралу и коэнергии1 — Магнитопровод — линейная сталь мю2000 · 2 — Обмоточная областьСохранённое решение FEMM 5. Узловой скаляр сохранённой модели. Показаны потенциал и его уровни, а не модуль B. b и h — размеры выделенной геометрии между крайними поверхностями по координатам; пропорции сечения сохранены.Открыть SVG целикомРезультат отдельноИсходная учебная модель
Сила по тензору напряжений Максвелла, взвешенному интегралу и коэнергии. Учебная геометрия до полевого расчёта. b и h — размеры выделенной геометрии между крайними поверхностями по координатам; пропорции сечения сохранены.
2. Сила по тензору напряжений Максвелла, взвешенному интегралу и коэнергии1 — Магнитопровод — линейная сталь мю2000 · 2 — Обмоточная областьУчебная геометрия до полевого расчёта. b и h — размеры выделенной геометрии между крайними поверхностями по координатам; пропорции сечения сохранены.Открыть SVG целикомИсходная учебная модель
Другие модели этой постановки · всего 5
Силы на сталь, постоянный магнит и соосную токовую катушку. Сохранённое решение FEMM 5. Потоковая функция ψ = 2πrAφ; интерполяция FEMM 5. Показаны потенциал и его уровни, а не модуль B. b и h — размеры выделенной геометрии между крайними поверхностями по координатам; пропорции сечения сохранены.
3. Силы на сталь, постоянный магнит и соосную токовую катушку1 — Обмотка без потерь · 2 — Сталь линейная учебнаяСохранённое решение FEMM 5. Потоковая функция ψ = 2πrAφ; интерполяция FEMM 5. Показаны потенциал и его уровни, а не модуль B. b и h — размеры выделенной геометрии между крайними поверхностями по координатам; пропорции сечения сохранены.Открыть SVG целикомРезультат отдельноИсходная учебная модель
Силы на сталь, постоянный магнит и соосную токовую катушку. Сохранённое решение FEMM 5. Потоковая функция ψ = 2πrAφ; интерполяция FEMM 5. Показаны потенциал и его уровни, а не модуль B. b и h — размеры выделенной геометрии между крайними поверхностями по координатам; пропорции сечения сохранены.
4. Силы на сталь, постоянный магнит и соосную токовую катушку1 — Обмотка без потерь · 2 — Магнит учебный NdFeBСохранённое решение FEMM 5. Потоковая функция ψ = 2πrAφ; интерполяция FEMM 5. Показаны потенциал и его уровни, а не модуль B. b и h — размеры выделенной геометрии между крайними поверхностями по координатам; пропорции сечения сохранены.Открыть SVG целикомРезультат отдельноИсходная учебная модель
Силы на сталь, постоянный магнит и соосную токовую катушку. Сохранённое решение FEMM 5. Потоковая функция ψ = 2πrAφ; интерполяция FEMM 5. Показаны потенциал и его уровни, а не модуль B. b и h — размеры выделенной геометрии между крайними поверхностями по координатам; пропорции сечения сохранены.
5. Силы на сталь, постоянный магнит и соосную токовую катушку1 — Обмотка без потерьСохранённое решение FEMM 5. Потоковая функция ψ = 2πrAφ; интерполяция FEMM 5. Показаны потенциал и его уровни, а не модуль B. b и h — размеры выделенной геометрии между крайними поверхностями по координатам; пропорции сечения сохранены.Открыть SVG целикомРезультат отдельноИсходная учебная модель

Цель и задачи

Задачи

  • Объяснить метод и условия его применимости.
  • Выполнить сравните WST с контурной оценкой
Что нужно вспомнить перед началом

Место занятия в инженерной методике

Подготовительный этап методики · Проверка масштаба и пространственного распределения поля

Последовательность решения, отчёт и критерии результата

Выбор корректного метода до расчёта устройства.

Результат этого этапа — проверенная постановка или воспроизводимая процедура перед серией расчётов.

Последовательность решения

  1. Обосновать постановку и способ измерения. Свяжите потенциал, его производные и измеряемые компоненты поля; выберите точки внутри областей и отдельно у границ.

  2. Сравните WST с контурной оценкой. Выполните действия практикума по его исходной таблице. Сведите исходное и изменённое состояния в одну таблицу, укажите единицы и вычислите разность результатов.

  3. Ответить на вопрос по своим результатам. Проверьте знак, единицу и масштаб по постановке; используйте аналитическое поле, если для этого эталона оно выведено в занятии.

Что включить в отчёт

Оформление наблюдений. Координаты, компоненты поля, единицы, режим и принадлежность точки материалу; при сравнении профилей — одна ориентация оси.

Как обосновать результат

Независимый контроль. Используйте производную потенциала, аналитический однородный предел или закон источника, предусмотренный данным занятием.

Точность и расхождения. Критерий этого этапа — соответствие исходным данным, топологии, назначениям и процедуре повторного открытия. Численный допуск поля здесь не назначают: поле ещё не является защищаемым результатом. Расхождения размеров и параметров фиксируйте с единицами и происхождением.

Вывод для устройства

Поясните, где поле определяет полезный эффект устройства, а где локальная неоднородность ограничивает простую расчётную схему.

Границы вывода. Методические опыты; расчётный статус определяется точными моделями и результатами проверки.

Теория и вывод формул

Сравните WST с контурной оценкой

Обозначения и единицы

Нормировки, общие обозначения и единицы курса. Обозначения конкретной задачи приведены рядом с формулами.

Указатель формул этого занятия

    Взвешенный тензор в FEMM

    Weighted Stress Tensor преобразует задачу вычисления силы в устойчивее усредняемый объёмный интеграл и избавляет от произвольного выбора единственного контура. В окне обработки результатов выделяют только тела, на которые ищется сила. Они должны быть окружены воздухом либо допустимо примыкать к границе; при контакте с другим не воздушным материалом метод имеет ограничение. Для нашего отдельного якоря условия выполнены. Уточнение сетки вокруг него остаётся необходимым: название метода не является гарантией точности любой грубой модели.

    Отбор тела и условия

    Выбирайте все блоки одного механического тела, включая магниты и проводники ротора. Метод усредняет напряжения с весовой функцией; это не произвольное радиальное усреднение. Проверяйте окружение тела воздухом либо его примыкание к границе, а также положение начала координат момента.

    Вызов во встроенном Python

    Для магнитостатики mo_blockintegral(18) и (19) возвращают компоненты взвешенной силы, (22) — момент. Перед вызовом mo_clearblock и mo_groupselectblock(g) выделяют только нужную группу. Числа типов и нормировку гармонических интегралов сверяйте со справочником установленной FEMM 5.

    Разобранный численный пример

    Контрольный расчёт: Взвешенный тензор напряжений FEMM

    Дано. Плечо силы 0,03 м; касательная сила 4 Н. Найдите момент.

    1. Приведите данные к СИ и используйте соотношение из теории.

    2. Последовательность вычисления приведена в программе ниже; контрольное значение: 0,12 Н·м.

    Ответ: 0,12 Н·м

    Проверка: Это аналитический контроль указанного частного случая. Полевой опыт проверяется отдельно.

    Практикум в FEMM 5

    Сравните WST с контурной оценкой

    Таблица 11.3. Исходные данные практикума
    Исходная величинаЗначениеЕдиница
    Исходные данные контроляПлечо силы 0,03 м; касательная сила 4 Н. Найдите момент.
    1. В том же решении, что в 11.2, выберите тело по группам и выполните WST.
    2. Сверьте набор выделенных блоков и начало координат; сравните с каждым контуром, а не только со средним.
    3. Рассчитайте три сетки с независимым уточнением дуг и элементов; сохраните число элементов и изменения момента.

    Ожидаемый результат. Получите таблицу параметров и результатов; объясните знак и отличие от аналитического контроля.

    Как проверить. Повторите опыт с изменением одного параметра. Сохраните исходный файл, версию FEMM, решение и единицы результатов.

    Оценка результата

    Какие условия и наблюдаемые величины определяют проверку: сравните wst с контурной оценкой?

    1. Сведите исходное и изменённое состояния в одну таблицу, укажите единицы и вычислите разность результатов.
    2. Проверьте знак, единицу и масштаб по постановке; используйте аналитическое поле, если для этого эталона оно выведено в занятии.

    С чем сравнить. Аналитический профиль из теории применим только при тех же источниках, материале и граничных условиях. Карта цветов не заменяет численное измерение.

    Итог работы. Таблица по теме «Взвешенный тензор напряжений FEMM», исходные файлы, программа и объяснение ограничений.

    Программа: Взвешенный тензор напряжений FEMM · Порядок запуска

    Взвешенный тензор напряжений FEMM

    Выполните во встроенной консоли Python FEMM 5. Сначала проверьте арифметику метода; затем выполните полевой опыт.

    Python · встроенный MicroPython FEMM 5
    """Взвешенный тензор напряжений FEMM.
    Встроенный Python FEMM 5. Аналитический контроль; не квитанция полевого решения.
    """
    from math import pi, sqrt, sin, cos
    
    # Исходные данные приведены в СИ; результат сравнивается с примером урока.
    result = 0.03*4
    # Контрольный вывод: Н·м.
    print(result)
    

    Самостоятельная работа

    Выполните опыт «Сравните WST с контурной оценкой» и представьте таблицу сравнения.

    Критерий выполнения: Показаны исходные данные, метод, контроль, одно изменение параметра и физическое объяснение результата.

    Литература

    Полные библиографические описания

    Пояснения и типичные ошибки
    Какой набор блоков выделять для момента ротора?

    Все блоки одного механического тела, включая магниты и его проводники. Проверьте окружение воздухом и начало координат момента.

    На что обратить внимание

    • Переводите геометрические размеры в СИ в собственной постобработке.
    • Сохранённый результат другой модели не является проверкой изменённой копии.

    Файлы занятия

    Поиск по пособию

      Разделы

      На этой странице