磁悬挂天平作为一种能够提供无支架干扰试验数据的新型风洞天平,在航空航天领域逐渐引起关注。为了适应风洞试验对高精度数据的要求,有必要进一步提高磁悬挂天平的控制精度,这就要求获得更为准确的天平电磁场模型,即获得更为准确的电磁力随模型姿态以及励磁电流的变化规律。 有限单元法由于其通用性和有效性,日益受到工程技术界的高度重视。本文在创建的磁悬挂天平电磁场模型的基础上,借助有限元分析软件ANSYS,首先从二维电磁场分析出发,分别对天平的俯仰、偏航、轴向电磁场进行了分析。得到了在励磁电流一定条件下模型所受电磁力和模型姿态之间的规律;以及在模型姿态一定的条件下,模型所受电磁力和励磁电流之间的变化规律,并对分析结果进行了数值拟合。然后对天平电磁场进行三维有限元分析,进一步验证了上述规律。此外,本文还对我校常导中低速磁悬浮列车的电磁场进行了二维有限元分析,得到了一些有用的规律并在试验中进行了验证。最后,对天平模型进行了动力学分析,用基于模型体坐标系的分析结果代替原来的基于地面坐标系的模型姿态的数学公式和动力学方程。 本文对磁悬挂天平电磁场的分析结果及动力学分析将为磁悬挂天平的控制和校准提供参考,亦可用来辅助天平的结构设计,并为磁悬挂天平今后的动力学仿真工作奠定了良好的基础。