OPERA-3d CARMEN/Linear Solver Example Gausstech, Inc. www.gausstech.co.kr TEL : 031-746-5580

Model Definition Model Region Material Properties Condition Axisymmetric Region ① Yoke : Steel ② Plunger : Steel ③ Coil : 24V(DC), 3Ω, 300Turn Material Properties Steel : Nonlinear ferromagnetic material Electrical Conductivity = 5.0E+06 S/m Condition Spring Constant = 200 N/m Mass of Plunger = 0.09 Kg ② ③ ①

Cells yoke plunger air_coil airgap coil background

Pre-Processing

Launch OPERA Manager 시작 > 프로그램 > Vector Fields Opera > Opera 12.0

Change 3d Project Folder Opera-3d > Change 3d Project Folder

Change 3d Project Folder “폴더 찾아보기” 대화상자의 좌측 하단에 있는 “새 폴더 만들기”를 클릭한 후에 solenoid라는 폴더를 생성한 후 확인을 누름 (이후 작업파일은 solenoid 폴더 내에 저장됨)  

Launch Modeller Opera-3d > Modeller

Opera-3d Modeller

Create Yoke (1)  Create > Sketching Active 선택 해제 Create > Object > Cylinder/Cone 

Create Yoke (2) Create > Object > Cylider/Cone 

Create Yoke (3) Create > Object > Cylider/Cone 

Create Yoke (4) Create > Object > Cylider/Cone 

Create Plunger Create > Object > Cylider/Cone 

Create Air_Coil Create > Object > Cylider/Cone 

Create Airgap Create > Object > Cylider/Cone 

Launch Circuit Editor Execute CircuitEditor.exe (Beta Version)

Create Components 좌측 상단 트리에서 Voltage, Winding3d, Resistor 아이템을 드래그하여 우측 Panel에 놓고, 적절한 위치에 배치한다. 컴포넌트를 회전시키려면 Edit > Rotate clockwise Edit > Rotate anti-clockwise 컴포넌트의 극성을 바꾸려면 Edit > Reverse

Connect Components 컴포넌트 배치를 마치면 컴포넌트들을 회로에 맞게 연결한다. 컴포넌트 양단에 위치한 터미널을 더블클릭하여 연결을 시작하고, 마우스 오른쪽 버튼을 클릭하여 연결을 완성한다. 컴포넌트를 회전시키려면 Edit > Rotate clockwise Edit > Rotate anti-clockwise 컴포넌트의 극성을 바꾸려면 Edit > Reverse

Create Winding Component 생성된 V1 컴포넌트를 선택한 후에 좌측 하단에 있는 PropertyGrid 컨트롤에 값을 입력한다.  

Create Winding Component 생성된 W1 컴포넌트를 선택한 후에 좌측 하단에 있는 PropertyGrid 컨트롤에 값을 입력한다.  

Create Winding Component 생성된 R1 컴포넌트를 선택한 후에 좌측 하단에 있는 PropertyGrid 컨트롤에 값을 입력한다.  회로가 완성되면 File > Export to Modeller > circuit.comi

Hide Cells / Import Circuit Picking > Pick Cells Picking > Hide Entity 마우스 커서를 Yoke 위에 위치시켜 위 그림과 같이 모델이 활성화될 때 더블클릭 마우스 커서를 Air_coil 위에 위치시켜 위 그림과 같이 모델이 활성화될 때 더블클릭 File > Command In … Circuit Editor에서 저장하였던 circuit.comi 파일을 실행

Create Coil Create > Conductor > Solenoid …   

Create Coil Create > Conductor > Solenoid …  

Verify / Reverse Current Direction View > Parts of the Display > Solid View of Model 선택해제 View > Vectors … 만약 전류 방향이 우측 그림과 다르다면 Picking > Pick Conductors Picking > Pick Entity 수정할 Conductor를 더블클릭 Operations > Modify Conductors > Solenoid … Source Drives 탭에서 Reverse conductor orientation 을 선택 전류방향 확인 또는 수정을 마치면 Solid를 보기 위해 View > Parts of the Display > Solid View of Model 선택 코일을 확인하기 위해 숨겼던 부분을 다시 보기 위해 View > Default Selection

Create Background Create > Object > Cylinder/Cone … 

Assign Cell Properties Picking > Pick Entities by Property … yoke 선택하고 Toggle 버튼 클릭후 Close 를 클릭 Picking > Pick Entities by Property … plunger 선택하고 Toggle 버튼 클릭후 Close 를 클릭     Properties > Cell Properties … Properties > Cell Properties …  

Assign Cell Properties Picking > Pick Entities by Property … air_coil 선택하고 Toggle 버튼 클릭후 Close 를 클릭 Picking > Pick Entities by Property … airgap 선택하고 Toggle 버튼 클릭후 Close 를 클릭     Properties > Cell Properties … Properties > Cell Properties …  

Assign Cell Properties Picking > Pick Entities by Property … background 선택하고 Toggle 버튼 클릭후 Close 를 클릭   Properties > Cell Properties … 

CARMEN Setting Model > Analysis Type > CARMEN Motion Analysis Model > CARMEN Settings…   Simple time stepping : 0.001초 간격으로 해석을 수행 Logging variables : 로그파일에 저장할 결과들 - TTime : 시간 (COL1) - w1_i : 솔레노이드(W1)의 전류 (COL2) - mo_forcez : moving 부분에 작용하는 Z방향의 힘 (COL3) - mo_shiftz : moving 부분에 작용하는 Z방향의 변위 (COL4) - mo_speedz : moving 부분에 작용하는 Z방향의 속도 (COL5) 0초부터 0.5초까지 0.005초 간격으로 11개의 시간에 대한 결과만 저장 

Model Symmetry  Model > Model Symmetry… 사용자 선택에 의해 부분모델 해석 가능 모델이 작아지면 계산시간↓ 본 예제에서는 1/12 부분만 해석

Set Material Properties Model > Set Material Properties…

Set BH Curve Properties Model > Set BH Curve Properties …  기존의 BH 데이터를 읽어오려면 File > Import … 입력한 BH 데이터를 저장하려면 File > Export … BH Editor를 닫으려면 File > Close 

Set Drive Properties Model > Set Drive Properties … 

Generate Surface / Volume Mesh Model > Create Model Body Model Symmetry가 반영됨 Model > Generate Surface Mesh… Model > Generate Volume Mesh…  

Create Analysis Database Model > Create Analysis Database …  

Create Configuration File Command Files > Command File Editor Linear motion with acceleration control Definition of Constants mass(Kg), spring constant(N/m), damping coefficient(N.s/m) Maximum/Minimum Stroke (relative value) File > Save > solenoid_carmen.comi 파일명은 반드시 생성된 DB이름에 _carmen을 붙여야 함

Start Analysis & Exit Modeller Model > Start Analysis …   해석소요시간 File > Exit

Post-Processing

Launch Post-Processor Opera-3d > Start Post-Processor

Opera-3d Post-Processor

Open Analysis Database File > Open (Activate+Load)… solenoid.op3 선택 2: time=0.005 선택 View > Default select and Reflesh 

View Analysis Database 메시 구조를 보지 않으려면 View > Parts of Display > Outline View of Model

Show Model Symmetry 모델 대칭을 이용하여 결과를 보려면 View > Select … 

Flux Density Distribution View > 3d Display… 

Flux Vector View > 3d Display… 

Fields   Fields > Fields at a Point … Fields > Fields on a Straight Line … 

Result of Logging (Current) File > Graph Data in Text File …

Result of Logging (Force) File > Graph Data in Text File …

Result of Logging (Displacement) File > Graph Data in Text File …

Result of Logging (Speed) File > Graph Data in Text File …

Animation

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