例題21

半径方向に分極した圧電素子

本例題について

  • 半径方向に分極した圧電素子に電圧をかけた状態を調べます。

  • 分極方向の指定方法と、確認方法を示します。

  • 変形の状態や変位分布、応力分布を解析結果として見ることができます。

解析条件

項目

条件

ソルバ

圧電解析[Rayleigh]

解析空間

3次元

解析の種類

静解析

単位

mm

解析オプション

無し

 

モデル図

図のようなソリッドボディを定義し、内側の面と外側の面に電圧を指定する境界条件を与えています。

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

ボディ属性名_001

000_P-4※

※材料データベースを利用

 

ボディ属性名

タブ

設定

ボディ属性名_001

方向

指定方法:ベクトル

分布取り込みにチェック

分布データの編集ダイアログ

分布領域  :2次元

座標系     :ローカル

ローカル座標系設定

原点O’     :0.0,0.0,0.0 x10-3

O’X’ベクトル:1.0,0.0,0.0

O’Y’ベクトル:0.0,0.0,1.0

No. X’座標 Y’座標 x成分 y成分 z成分
1 -10 -10 -1 0 -1
2 -10 10 -1 0 1
3 10 -10 1 0 -1
4 10 10 1 0 1

 

指数 -3  
単位 [m]  

 

   

 

 

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:

電位 0[V]

V1/Face

電気

電気壁

電位指定:

電位 1[V]

 

解析結果

方向の分布を確認します。

解析結果タブ、表示内容、解析タイプをメッシュに設定します。

フィールドタイプを方向分布に設定します。要素ベクトルボタンを押すと、分極方向が次の図のように矢印で表示されます。

意図していたとおり、分極が半径方向に設定できていることが確認できました。

 

 

次に圧電解析の結果で変位の大きさを確認します。変位の大きさを見るには、解析結果タブ、解析内容、解析タイプを圧電解析に設定します。

変位、大きさ、を選択しコンター図を書くと次の図になります。内側の変位が大きくなり、外側の変位は小さいです。この変化は、円周方向に伸びて、厚み方向に縮む、現象を反映しています。

 

最後に応力をベクトル図で確認します。外側は引っ張り、内側には圧縮の力がかかっています。この力は周方向に一様にかかっていることが確認できます。

 

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