静电二维单元是在 YZ 平面中构建的 3 节点或 4 节点三角形或四边形单元。这些单元就像导体(电阻材料)或电介质(绝缘体)一样。选定的静电分析类型(静电场强度和电压或静电流和电压)将确定这些单元的行为。二维单元用于对绝缘体等部件进行建模,或者确定电镀液中的材料沉积速率。
二维单元的类型
在“单元定义”对话框“常规”选项卡上的“几何类型”下拉框中,可以选择两种适用于静电分析的二维单元:
- 平面:指出模型实质上是平面模型。在 YZ 平面中构造模型。所有载荷沿厚度均匀分布。
图 1:二维平面单元
- 轴对称:此类型几何体的几何和载荷必须轴对称。在 YZ 平面中构造模型,使 Z 轴作为对称轴并使模型处于正 Y 空间中。此几何体假设与厚度相关的数量按弧度来表示。例如,所有载荷分布在一个弧度内。
二维轴对称单元
二维单元的参数
使用二维单元时,如果使用的是平面几何类型,请在“单元定义”对话框的“厚度”字段中定义部件的厚度。此输入仅影响通过单元面的总电流量,不影响电压分布和计算的电流通量。如果几何体为轴对称,则此字段不可用。此时将显示值 1 rad,提醒您轴对称分析将采用一个弧度的切面。
提示: 输入的平面几何体厚度还将用于“结果”环境中的三维可视化。(请参见
浏览器函数页面。)
接下来,在“材料模型”下拉框中指定此部件的材料模型。如果所有方向上的材料属性均相同,请选择“各向同性”选项。如果材料属性沿三个正交轴而变化,请选择“正交各向异性”选项。如果材料属性随温度而变化,请选择“温度相关各向同性”或“温度相关正交各向异性”选项。如果选择“正交各向异性”或“温度相关正交各向异性”选项,则可使用“主轴转换角”字段定位材料轴。局部材料轴 n 可通过从 Y 轴按逆时针方向旋转此距离得出,如下图中所示。
图 1:主轴转换角
使用二维单元的注意事项
- 验证是否已定义单位制。
- 验证模型是否正使用静电分析类型。
- 确保在 YZ 平面中绘制您要指定为 2D 单元的单元。
提示: 可用于将三维模型转换为二维模型的命令包括:
“绘制” “图案”“重新定位和缩放”、
“绘制”“图案”“转动或复制”和
“绘制” “修改”“投影到平面”。例如,您可能会无意中在 XY 平面中创建网格。您可以使用“重新定位和缩放”或“转动”命令将网格转动到 YZ 平面。由于舍入,某些节点的 X 坐标值可能较小,从而防止将单元类型设置为“二维”。在这种情况下,请使用“投影到平面”将节点精确捕捉到 YZ 平面。
- 对于要成为二维单元的部件,请在其“单元类型”标题上单击鼠标右键。
- 选择“二维”命令。
- 在“单元定义”上单击鼠标右键,然后单击“编辑单元定义”。
- 在“材料模型”下拉列表中,为部件选择适当的材料模型。
- 如果模型的厚度恒定,请在“几何类型”下拉框中选择“平面”。如果模型围绕旋转轴对称,请在“几何类型”下拉框中选择“轴对称”。
- 如果使用平面单元,请在“厚度”中输入一个值。
- 单击“确定”。