例題10

SheetBody

本例題について

  • 圧電素子に、SheetBodyの電極をつけて共振解析をしました。

  • 電極を境界条件のみで設定した場合、SheetBodyを使った場合、SolidBodyを使った場合で比較をしました。
    (ただし以下に示した条件は、SheetBodyを使った時の設定です。)

  • 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

解析の種類は共振解析としています。

項目

条件

ソルバ

圧電解析[Rayleigh]

解析の種類

共振解析

解析オプション

選択なし

 

共振解析タブにおいてモード数、周波数の近似値を以下のように設定しています。

タブ設定

設定項目

条件

共振解析

モード数

10

周波数の近似値

4.45[MHz]

モデル図

直方体形状の圧電体(piezo)の上下面に位置をずらして電極(ボディ属性001)を配置しました。これらの

電極には、電位境界条件を設定しています。

  ここで用いた電極は、面(SheetBody)に材料名、Body属性名をつけて作成しました。

(なお、圧電解析ではSheetBodyに、圧力などの力を加える境界条件を設定できません。)

 

 

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

piezo

000_P-4※

1/Sheet

ボディ属性_001

002_金Au※

2/Sheet

ボディ属性_001

002_金Au※

※材料データベースを利用

 

圧電体P-4の分極方向をX軸方向に設定するため、ボディ属性の方向を以下のように定義します。

ボディ属性名

タブ

設定

piezo

 

方向

指定方法:ベクトル

ベクトル:X=1.0、Y=0.0、Z=0.0

ボディ属性_001

厚み/幅

SheetBodyの厚み:  1×10-3

 

境界条件

境界条件名/トポロジ

タブ

境界条件 の種類

条件

earth/Face

電気

電気壁

電位指定:電位 0[V]

hot/Face

電気

電気壁

電位指定:電位 1[V]

解析結果

SheetBodyを使って解析した場合に得られた、厚み滑り振動の変位ベクトルを表示しています。

 

 

電極を境界条件のみでモデル化した場合、SheetBodyを使った場合、SolidBodyを使った場合を解析し、その結果

得られたインピーダンス特性をグラフにしました。SheetBodyを使った場合と、SolidBodyを使った場合では、ほぼ同じ

インピーダンス特性が得られました。

 

 

SheetBodyを利用する事により、電極の厚みを考慮した解析ができました。またSolidBodyを利用した

場合に比べて計算速度は約30%短くなりました。

 

 

電極の扱い

共振周波数

計算時間(※)

境界条件のみ

 4.52965841[MHz]

0.93

SheetBody

4.45622519[MHz]  

1.00

SolidBody

4.45601571[MHz]

1.43

 

(※)計算時間は、SheetBodyの計算時間を1とした場合の割合で表しています。

 

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