实验一具体步骤0、定义分析类型进入Main Menu>Preferences，在弹出的对框中，选中Electric，点击OK。

（command: /COM, Electric ）1、进入前处理菜单进入Main Menu>Preprocessor，点开菜单即可。

（command: /PREP7 ）2、建立一个球体模型：点击Modeling>Create>Volumes>Sphere>Solid Sphere, 在弹出的对话框中，“WPX”和“WPY”分别为球心在工作平面上的X 和Y坐标，“Radius”为球体半径。

依次填入“0、0、0.1”，点击“OK”。

这样建立了一个半径为 a 的球。

（command: SPH4,0,0,0.1）3、建立一个长方体的土壤模型点击Modeling>Create>Volumes>Block>By 2 Corners & Z ,在弹出的对话框中，“WPX ”和“WPY”分别为长方体一角在工作平面上的X 和Y坐标，“Width”为长方体的宽，“Height”为长方体的长，“Depth”为长方体的深度。

依次填入“-2.5、-2.5、5、5、-5”，点击“OK”。

点击Utility Menu>List>Volumes，可以看到建立了两块体，编号为1 的体由两个面（半球面）1、2 所组成，即为所建立的球体；编号为 2 的体由六个面3、4、5、6、7、8 所组成，即为所建立的正方体。

点击Utility Menu>plot Ctrls>Pan-Zoom-Rotate，在弹出的菜单选中“Dynamic mode”按住鼠标右键转动，这时可从不同的角度观察所建立的模型。

按住左键移动可拖动模型。

将模型调整到适合观察的角度和位置。

点击Utility Menu>plot >Line或者Utility Menu>plot > area或者Utility Menu>plot > Volume，可分别显示建立模型的线、面、体。

最好显示线，便于观察。

（command: BLC4,-2.5,-2.5,5,5,-5）4、用正方体上平面来分割球体。

所用平面为正方体的顶面，点击Modeling>Operate>-Booleans>Divide >With Options> Volume by Area，这时出现一个对话框和一个采集指针，先用采集指针移至球体中心（球体热点），单击左键，选中球体，单击OK。

接着再选中正方体的顶面，单击OK后，会弹出一个对话框，继续单击ok即可。

此操作步要注意，第一次选择的是球体，第二次选择的是球体和六面体之间的分界面，注意被选中的面会改变颜色，只有选择对正确的体和面，才能确保操作成功。

进行布尔操作后，球体已被正方形顶面分成上下两个半球。

新产生了编号为3、4 的两个半球。

通过Plot 可以看到体3 是所需要的半球。

(command: VSBA,1,4,,DELETE,KEEP)5、删除多余的半球。

点击Modeling>Delete>Volume and Below，选中上半球（体编号为4），点击OK。

(command: VDELE,4)6、进行体交迭。

点击Modeling>Operate>Booleans>overlap> Volumes，选中球体和立方体，点击OK。

点击Utility Menu>List>Volumes可以看到我们得到了两个体，其中V1 是被“挖去”一个半球的正方体，V3 是一个半球。

至此完成了建立几何模型这一过程。

下面剖分之前对各部分的材料属性进行指定。

(command: VSBV,2,3,,DELETE,KEEP)7、定义剖分所用单元的类型。

点击Element T ype>Add/Edit/Delete，在弹出的对话框中，点击Add，在第一个框中选中Elec Conduction，在第二个框中选中Scalar Tet 98，点击OK，此时程序指定Scalar Tet 98 为编号为 1 的单元类型。

点击Close 关闭对话框。

(command: ET,1,SOLID98,9)8、定义材料属性。

点击Material Props>Material Models，点击对话框的右栏Electromagnetics>Resistivity >Constant，在弹出的对话框RSVX 一栏写入1.5e-7，点击OK。

再点击工具条中Material>New Model，在弹出的对话框中，点击OK。

选中Material Model Number 2，点击对话框的右栏Electromagnetics> Resistivity>Constant，在RSVX 栏写入500，点击OK。

这样我们定义了电阻率分别为 1.5×10-7Ω·m 和500Ω·m 的物质模型，程序指定其编号分别为 1 和2。

若点击Material Model Number1>Resistivity(constant)或Material Model Number2> Resistivity(constant)，可以对电阻率进行修改。

(command: MP, RSVX, 1,1.5E-7MP, RSVX, 2,500 )9、指定各部分的单元属性。

点击Meshing>mesh Attributes> Picked Volumes，先用指针选中半球体（体3），点击OK，在弹出的对话框中，第 1 栏物质属性号选择1（第8 步所定义），第2 栏在本例中不需指定，第 3 栏单元类型号和第4 栏均只有1 项可选。

点击Apply。

再选中六面体（编号1），把第一栏物质属性号改为2，点击OK。

(command: TYPE,1 MA T,1 MA T,2)10、开始剖分。

对同一个模型有不同的剖分方法和技巧，不同的剖分会使结果有一定的差别。

这里仅介绍较为简单的自由剖分。

点击Meshing>Mesh>Volumes>Free，在对话框中点击Pick All，即对所有的体进行剖分。

在图形窗口可以看到，剖分后的模型上生成了许多单元（Element）和节点（Node）。

如图 6 所示。

(command: VMESH,3VMESH,1)图6 剖分效果图11、进入求解器菜单选项。

以下各步将在求解处理器（Main Menu>Solution）中进行。

进入Main Menu>Solution，点开菜单即可。

（command: /solu ）12、定义分析类型。

点击Analysis T ype>NewAnalysis，本例中，对话框中分析类型选择只有一项，即稳态分析，点击OK 即可。

(command: ANTYPE,0,NEW)13、定义分析选项。

点击Analysis T ype>Analysis Opitions，在Equation solver（方程求解器）栏中选择Frontal solver。

点击OK。

(command: EQSLV,FRONT)下面进行加载，其中包括两步：14、加电压约束（使土壤底面电压为零）。

点击Define Loads >Apply>Electric>Boundary>Voltage>On Areas，选中正方体除和球体接触面以外的其他5个面（使用Pan-Zoom-Rotate 工具使底面朝向你），这些面的编号为3, 5, 6 ,7 ,8点击OK。

在对话框的Load VOLT value 栏中填入0，点击OK。

(command: Asel,s,,,3Asel,a,,,5,8DA,all, VOLT,0ALLsel,all)15、在导体表面中心处加一个直流电流。

首先使用Pan-Zoom-Rotate 工具使半球切面放大，点击Define Loads >Apply>>Electric>Excitation>Current >On Nodes，选中半球中心的节点。

注意：因为指针选中的是最靠近箭头的节点，因而有可能选中的节点并不在表面上，有一种检验的方法是：选中节点后，记住对话框中Node No.，点击Utility Menu>List>Nodes 并点击OK，根据编号找到选中节点的Z 坐标，如果为0，则为所选（若不为0，重新选择）。

关闭窗口后，再点击Define Loads >Apply>Excitation>Current >On Nodes，选中原来的节点，点击OK，在对话框Load AMPS value 一栏填入100，即加入100A直流电流，点击OK。

(command: INODE=NODE(0,0,0)F,INODE, AMPS,100)16、求解。

点击Solve>Current LS，单击OK。

出现Solution is done!的窗口，说明已经求解完成，点击Close 关闭information 窗口和/STA TUS Command 窗口。

(command: SOLVE)下面进行后处理，以下各步将在通用后处理器（Main Menu>General Postproc）中进行。

17、进入后处理菜单选项进入Main Menu>General Postproc，点开菜单即可。

（command: /post 1）18、查看最大电位值。

点击List Results>Nodal Solution，在对话框中的左栏选中DOF solution，右栏选中Electric potential，单击OK，弹出的文件列出了各节点的电位，将下拉条拉至最下端，其中MAXIMUM ABSOLUTE V ALUES 列出了电位最大值。

用该最大值除以所加的电流值（100A），即得所求的接地电阻值。

点击Plot Results>Contour Plot>Nodal Solu，在对话框中的左栏选中DOF solution，右栏选中Electric potential，单击OK，图形界面便显示了在大地表面上的电势分布图。

实际上电势分布图应是对称的，但由于剖分比较粗糙，因此结果和实际有稍有出入。

红色表示电位最高的位置，并按红橙黄绿青蓝紫顺序，电位依次降低。

我们可以将用有限元法计算的结果与理论公式进行比较：R =/2796ρπ=Ω，其中ρ为土壤的电阻率，a为半球导体的半径。