材料学者已经研究发展出一套非常详尽的理论形式论,来解释很多机要的实验观察。
在高频频域,由于趋肤效应,传导区域会更加局限于表面附近,因而促使电流密度增高。电流密度过高会产生不理想后果。大多数电导体的电阻是有限的正值,会以热能的形式消散功率。为了要避免电导体因过热而被熔化或发生燃烧,并且防止绝缘材料遭到损坏,电流密度必须维持在过高值以下。假若电流密度过高,材料与材料之间的互连部分会开始移动,这现象称为电迁徙(electromigration)。在超导体里,过高的电流密度会产生很强的磁场,这会使得超导体自发地丧失超导性质。
梁利华[4]通过ANSYS电-热耦合分析获得金属互连结构模型的电流密度分布和温度分布来研究由于电迁移引起材料失效的原因;陈劲松[5]分析喷射电沉积参数对阴极区域电场的电流密度的影响状况,采用ANSYS软件对阴极区域电流密度的分布形态进行了仿真。胡辉[6]根据磁流体动力学理论,运用ANSYS软件对电弧放电等离子体的数学模型电流密度进行了数值模拟;秦建新[7]采用ANSYS软件模拟分析了赫尔槽阴极表面的电流密度和电势的分布,研究了沿赫尔槽阴极电势分布对电流密度分布的影响。此外,有部分学着为研究触电对机体的影响,建立机体模型来研究相应的电流密度分布,王青于[8]利用ANSYS软件研究了人体的电位、电场强度和电流密度分布及鞋子的影响;H. Eike [9]采用ANSYS建立猪头部三维有限元模型来研究猪的头部触电时其大脑和周围神经组织的电流密度分布。
从以上分析可以看出,电流密度分析在材料学、机械、电气甚至医学等领域中的应用十分广泛,是不可缺少的重要研究,我们应深入全面地了解它的原理和作用,为今后在ANSYS电流密度仿真的研究打下一个坚实的基础。
参考文献:
[1] 刘会巧.智能交流接触器电磁机构的仿真及优化技术研究[D].天津:河北工业大学,2013:5
[2] Gislason M K, Nash D H, Nicol A. A Kanellopoulos,M Bransby-Zachary,T Hems,B Condon,B Stansfield.A three-dimensional finite element model of maximal grip loading in the human wrist[J]. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers.Part H,2009,223(7):849-861.
[3] Sagi-Dolev A M,Prutchi D, Nathan R H. Three-dimensional current density distribution under surface stimulation electrodes[J]. Medical and Biological Engineering and Computing,1995,33(3SN):404.
[4] 梁利华,张元祥,刘勇,等.金属互连结构的电迁移失效分析新算法[J].固体力学学报,2010,31(2).
[5] 陈劲松,黄因慧,田宗军,等.喷射电沉积阴极电场强度的仿真研究[J].电镀与环保,2009,29(5).
[6] 胡辉,杨旗,包斌,等.基于ANSYS的空气电弧放电等离子体温度数值模拟[J].电工电能新技术,2009,28(2).
[7] 秦建新,陈超,任孟德,等.赫尔槽电沉积阴极电流密度与电势分布数值模拟计算[J].电镀与涂饰,2014,33(7).
[8] 王青于,杨熙,廖晋陶,等.特高压变电站人体工频电场暴露水平评估[J].中国电机工程学报,2014,34(28):4187-4194.
[9] Eike H,Koch R, Feldhusen F,et al.Simulation of the distribution of current density in the brain of slaughter pigs with the finite element method[J].Meat Science,2005,69(4).
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