例題2

熱膨張によるコンデンサの容量変化(変形形状を考慮した解析)

本例題について

熱膨張によるコンデンサの容量変化の解析例を示します。
「変形形状を考慮した解析」の機能を使用した解析になります。
表に記載されていない条件は初期設定の条件を使用します。

三つの解析モデルを用意します。

・変形前（電場解析）

・変形形状（応力解析）

・変形後（電場解析）

手順等は「変形形状を考慮した解析」を参照してください。

解析モデル１：変形前

変形前の解析を行うための設定を行います。解析モデル名を「変形前」とします。

解析空間

項目	条件
解析空間	3次元
モデル単位	mm

解析条件

項目	条件
ソルバ	電場解析[Coulomb]
解析の種類	静解析（容量値）
解析オプション	なし

現実には解析領域の外部にも電界が分布しますので、開放境界の条件として以下を設定しています。

タブ設定	設定項目	条件
開放境界タブ	種類	吸収境界
開放境界タブ	吸収境界の次元	1次

モデル図

誘電体(Block)を立方体形状のソリッドボディで作成します。

その上下面にシートボディで電位設定箇所を作成し、電位の境界条件を設定します。

ボディ属性および材料の設定

ボディ No./ボディタイプ	ボディ属性名	材料名
0/Solid	Block	※001_アルミナ
1/Sheet	なし（転写用ボディ）
2/SHeet	なし（転写用ボディ）

※材料データベースを利用

境界条件

境界条件名/トポロジ	タブ	境界条件の種類	条件
V0/Face	電気	電気壁	電位指定　1[V]
V1/Face	電気	電気壁	電位指定　0[V]
外部境界条件※	電気	開放境界	開放境界タブにて設定

※外部境界条件は[モデル]タブの

[外部境界条件] をクリックして設定できます

解析モデル２：変形形状計算

熱膨張による変形を解析する応力解析の設定を行います。

解析モデル１（変形前）を複製して以下の設定を行います。解析モデル名を「変形形状計算」とします。

解析モデルの複製については「解析モデルをプロジェクト内に複製」を参照してください。

解析条件

項目	条件
ソルバ	応力解析[Galileo]
解析の種類	静解析
解析オプション	熱荷重

タブ設定	設定項目	条件
ステップ/熱荷重	ステップ設定	熱荷重解析
	基準温度	25 [deg]
	到達温度	200 [deg]

解析モデル３：変形後

変形形状を考慮した解析を行うための設定を行います。

解析モデル１（変形前）を複製して以下の設定を行います。解析モデル名を「変形後」とします。

解析モデルの複製については「解析モデルをプロジェクト内に複製」を参照してください。

解析条件

結果インポートタブで解析モデル２（変形形状計算）を指定します。

タブ設定	設定項目	条件
結果インポート	インポートの種類	変形形状
結果インポート	結果の指定方法	解析モデル指定「変形形状計算」

解析実行

すべての解析モデルを実行します。解析モデル３（変形後）の前に解析モデル２（変形形状）の解析を行っておく必要があります。

解析結果

容量の解析結果は、[解析結果]タブの、

[テーブル] で表示できます。

解析モデル１（変形前）の容量値計算結果を以下に示します。

C1-2の容量値が、0.884[pF]となっています。

次に解析モデル２（変形形状）の変位図を表示します。

温度変化により膨張している様子が確認できます。

次に解析モデル３（変形後）の容量値計算結果を以下に示します。

C1-2の容量値が、0.892[pF]となっており、変形により容量が増加していることが確認できます。