例題1 TMモード誘電体共振器

本例題について

  • TMモード誘電体共振器の熱応力解析をした事例を示します。

  • 電磁波解析と熱伝導解析と応力解析の連成解析になります。

  • 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。

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

電磁波解析[Hertz]

熱伝導解析[Watt]

応力解析[Galileo]

解析の種類

電磁波解析:共振解析

熱伝導解析:定常解析

応力解析:静解析

解析オプション

面(辺)電極の厚みの影響を無視するをチェック※

※本オプションは初期設定条件ですでにチェックが入っています。本例題では面電極は

 ありませんので、チェックがなくても結果には影響しません。

熱荷重オプションは熱伝導-応力連成設定時は自動的にチェックが入っています。

 

 

共振解析の設定を以下のように行っています。

タブ設定

設定項目

条件

メッシュ

標準メッシュサイズ

2.0

要素の種類

2次要素

アダプティブメッシュ

OFF(計算時間短縮の為)

周波数依存メッシュの設定

参照周波数:1.0×109[Hz]

共振解析

モード数

3

入力電力

10[W]※

Q値を高精度に計算する

チェックする

 

※本モデルでは電極や誘電体における損失を考慮しており、この場合入力電力

で設定した電力がすべて損失する前提で電磁界が解析されます。

 

モデル図

円板形状の誘電体の上下に電極を設けた構造としています。

下面の電極の底面に境界条件として温度と変位固定を設定しています。

 

 

ボディ属性および材料定数の設定

ボディ No./ボディタイプ

ボディ属性名

材料名

0/Solid

誘電体

誘電体

1/Solid

電極

008_銅Cu※

2/Solid

電極

008_銅Cu※

※材料データベースを利用

 

材料名

タブ

定数

誘電体

誘電率

比誘電率: 40

tanδ: 0.001

熱伝導率

10 [W/m/deg]

線膨張係数

10×10-6[1/deg]

弾性定数

ヤング率:1×109[Pa]

境界条件

境界条件名/トポロジ

タブ

境界条件 の種類

条件

Bottom/Face

温度

25[deg]

機械

変位

UX,UY,UZすべてチェック

変位はすべて0[m]

解析結果

電磁波解析[Hertz]の結果として電界ベクトル分布を示します。

 

モード0:

 

モード1:

モード0では中心部が電界の山、モード1では中心部は電界の谷となっていることが分かります。

 

つづいて熱伝導解析[Watt]の結果として温度分布を示します。

 

モード0:

 

モード1:

電磁波解析で電界が集中した箇所での温度上昇が顕著であることが分かります。

共振モードの電磁界分布の違いによって温度上昇の顕著な部位が異なることが分かります。

 

つづいて応力解析の結果として変位ベクトルを示します。

 

モード0:

 

モード1

共振モードの電磁界分布の違いによって膨張による変形形状が異なることが分かります。

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