新版ANSOFT 中材料库的管理更加方便和直观，材料库主要由两类组成：一是系统自带材料库的2D 和3D 有限元计算常用材料库，除此外还有RMxprt 电机设计模块用的电机材料库；二是用户材料库，可以将常用的且系统材料库中没有的材料单独输出成用户材料库，库名称可自行命名，在使用前须将用户材料库装载进软件中。
新建一个Maxwell 2D 工程文件后，再点击菜单栏中的“Tools/Configure Libraries”选项，会弹出如图4-21所示的材料库设置选项。
图4-21 材料库设置选项
在图4-21 中可以看出，系统主要包括三个材料库：第一个是System Libraries 材料库，即系统材料库；第二个是User Libraries 材料库，即用户材料库；最后一个是Personal Libraries 材料库，即个人材料库。在此，建议读者不要擅自更改系统材料库，如果需要生成新的模型，不妨放置在个人材料库中以方便日后的加载。
在电气工程中，硅钢片材料是一种经常使用的原材料，它一般被用在变压器、电抗器、电磁铁、电机、磁力机械等电气领域，由于其材料属性比较典型，所以在此将其举例列出。硅钢片材料的磁化曲线是非线性的，电导率在2e+6 S/m 左右，硅钢片间一般涂有绝缘漆阻碍片间涡流的流动，以此减少硅钢片的铁心损耗。同时硅钢片的磁化曲线还有各向同性和各向异性之分。
在此以冷轧各向异性硅钢片为例，需要说明的是在求解二维静磁场和瞬态场时才可以使用各向异性的非线性导磁材料，而在涡流场中仅可以使用各向异性的线性导磁材料。所以在新定义硅钢片材料之前首先要建立一个二维的静磁场工程，在此工程文件中练习添加各向异性的非线性硅钢片材料属性。
假设所要添加的硅钢片沿轧制方向上的常规B-H 曲线数据为表4-1 中所罗列数据，而垂直轧制方向上的常规B-H 曲线数据为表4-2 中所列数据。
表4-1 沿轧制方向上的B-H 曲线
表4-2 垂直轧制方向上的B-H 曲线
通过横向对比上述两个方向上的磁性参数，可以看出垂直于轧制方向上材料的导磁性能稍差。假定轧制方向为X 轴，垂直于轧制方向为Y 轴方向。
点击菜单栏中的“Tools/Edit Configured Libraries/Materials”项，系统会自动弹出如图4-22所示的材料编辑界面，在对话框中就可以添加新材料或编辑已有材料库中的材料。
因为未加入用户自定义的材料库，所以在图4-22 材料编辑界面中仅显示出了系统材料库材料。对于新生成的材料，建议将其添加到用户个人材料库中，这样可以将其随工程文件一起复制至其他计算机中，在其他计算机上解算时就不会出现自定义材料丢失的现象，也省去了在分工协作时需要重复定义材料的时间。
图4-22 材料编辑界面
在图4-22所示材料编辑界面的下方有五个按钮：第一个“View/Edit Materials”按钮是查看或编辑已有材料按钮，点击该按钮可以查看已存在的材料属性并且可以对其进行编辑操作；第二个“Add Material”按钮是添加新材料按钮，点击该按钮可以向材料库中添加新材料；第三个“Clone Material（s）”按钮是复制材料库中已有材料按钮，可将已存在的材料作为蓝本，通过复制生成新材料，并对新材料的局部属性进行修改，这种操作节省了定义相似材料时所花费的时间；第四个“Remove Material（s）”按钮是将选中的材料从材料库中删除；最后一个“Expert to Library”按钮是将选中的材料导入到用户个人材料库中，方便用户管理其常用的材料库，推荐使用该操作。
为了生成各项异性的硅钢片，可以点击第二个“Add Material”按钮，此时软件会弹出新材料定义窗口，如图4-23所示。
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图4-23 新材料定义窗口
在图4-23所示的新材料定义窗口中，最上端的是新材料名称，在此取名为DQ，旁边右侧的是材料属性坐标系，与绘制图形时的坐标系相类似，软件也分作Cartesian 直角坐标系、Cylindical 圆柱坐标系和Spherical 球坐标系。由于所需要定义的各向异性材料是X 和Y 方向上，所以可以选取Cartesian 直角坐标系。在窗口中部的材料属性对话栏中，第一栏“Relative Permeability”是相对磁导率项，默认的是“Simple”即各向同性且导磁性能为线性，其默认数值为1。点击“Simple”字符，会弹出下拉菜单，其中共有三项：第一项为Simple 即各向同性其线性。第二项为Anisotropic 即各向异性，当选择完该项后，会在“Relative Permeability”项下出现“T（1，1）”“T（2，2）”“T（3，3）”。这三个参数描述的是材料的三个轴向，因为在材料的坐标系中已经选择了直角坐标系，故这三个参数描述的是X、Y 和Z 方向的导磁性能。第三个选项是Nonlinear 非线性选项，选择该选项后即可设置材料导磁性能的非线性，即常用的B-H 曲线。
继相对磁导率栏后是“Bulk Conductivity”电导率栏，默认的电导率单位是S/m，对于新加入的材料该项数值为2 000 000。“Magnetic Coercivity”项和“Magnitude”项是矫顽力，是用来描述永磁材料的，在此不对其编辑。“Composition”项是设置材料构成，默认的是“Solid”即是由实心材料组成。鼠标左键单击“Solid”字符可以看到在弹出的下拉菜单中还有一个选项是“Lamination”项，该选项所表示的是叠片形式，例如变压器铁心，正是由一片片的硅钢片叠压而成，因为需要添加的新材料是各向异性的硅钢片，所以在材料构成上需要选择“Lamination”项。在选择了叠片形式项后，会在“Composition”项下新出现两个设置项，第一个是“Stacking Factor”叠压系数项，可将其设置为0.97，第二个是“Stacking Direction”叠压方向，在此认为Z 轴为叠压方向，所以将其选择为“V（3）”。整个设置完毕后如图4-24所示。
在图4-24 中基本设定了新材料静磁场计算所需的属性，可以看出在T（1，1）即X轴方向为非线性导磁，在T（2，2）即Y 轴方向也为非线性导磁，而在T（3，3）即Z轴方向为线性导磁，且相对磁导率设定为1。
图4-24 新材料属性定义
X 方向的导磁性能还需按照表4-1 材料属性逐点定义，而Y 方向的导磁性能按照表4-2 属性定义。鼠标左键点击T（1，1）项后的
按钮，则可以定义X 轴方向的导磁性能，软件会弹出如图4-25所示的非线性材料磁性能对话框。
图4-25 非线性材料属性定义
在图4-25 中左侧区域可以逐点输入材料X 轴方向的H 值和B 值，其默认单位为A/m和T，通过修改窗口右下侧的H 和B 单位属性可以更改这两个数值的默认单位。此外，在界面左上方的是
按钮，该快捷按钮的作用是将已经按制定格式写入的数据批量导入到B-H 曲线定义栏中；其右侧的是
按钮，该按钮可以将已经输入B-H 曲线定义栏中的数据导出到指定目录内，以备日后再次定义该材料时使用。
现按照表4-1 中的数据，逐点输入至B-H 曲线数据栏中。在B-H 曲线输入栏中，默认只有10 个采样点。表4-1 中的数据要多于该数值，所以在输入完成10 个采样点数据后还需要点击
按钮，在输入完毕的数据后可以继续添加采样点，直至采样点个数等于表4-1 中数据点个数为止。在整个B-H 曲线数据都输入完后，会自动在图4-25所示界面的右侧形成两条B-H 曲线：其中一条为通过逐点连接所输入的B-H 曲线采样点数据形成的原始B-H 曲线；另外一条是根据原始曲线拟合得到的光滑的B-H 曲线。由于两条曲线几乎重合，所以在图中仅可以通过局部放大才能分辨出来。整个过程操作完毕后，如图4-26所示。在定义完B-H 曲线属性后，点击界面左下角的“OK”按钮退出。
与定义X 轴的B-H 曲线属性一样，可以逐点按照表4-2 中数据定义Y 轴的B-H 曲线属性，定义完后其结果如图4-27所示。
图4-26 X 轴非线性材料属性定义
图4-27 Y 轴非线性材料属性定义
至此，各向异性的新材料静磁场计算所需属性已经定义完毕，可以在求解静磁场时直接调用该材料，需要说明的是由于各个不同的场计算对于材料需要不同的属性，所以再更换场求解器后仍需要检查材料属性是否满足新的场计算器对其属性的要求。若想定义全部材料属性满足Maxwell V12 软件各个求解器的需求，可以在图4-24所示的界面中点击右侧的“View/Edit Material for”选项，将默认的“Active Design”选项即仅定义已选求解器所需的材料属性，改为“This Product”，即该软件默认所需的材料属性选项。而其下方的“All Products”为ANSOFT 的整个低频软件所需的材料属性，包括机械材料属性、热材料属性等。这三个选项如图4-28所示。
图4-28 不同使用范围的材料属性定义
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