例題28

圧電タッチセンサ

本例題について

  • 本例題では過渡解析の事例を紹介します。

  • 本例題では接触の境界条件を用いています。

  • 本例題では対称性を利用した1/2モデルを採用しています。
     

  • 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。

  • 過渡解析は特別オプション機能です。ただし、共振解析を利用した過渡解析は、特別オプション不要です。

解析空間

項目

条件

解析空間

2次元

モデル単位

mm

 

解析条件

 

項目

条件

ソルバ

圧電解析[Rayleigh]

解析の種類

過渡解析

共振モード利用の過渡解析

チェック無し

    過渡解析では、過渡解析タブの設定が必要です。

タブ設定

設定項目

条件

過渡解析

時間ステップ

指定をチェック
5×10-6[Sec](*)

出力間隔

1

ステップ数

100

メッシュ

メッシュ設定/要素の種類

4角形を選択(**)

(*)2次元解析のメッシュは三角形が標準ですが、ここでは4角形メッシュを使えることを示す為、あえて4角形を選択しました。

モデル図

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

4/Face

body

001_Al※

5/Face

piezo

000_P-4※

6/Face

metal

001_Al※

※材料データベースを利用

境界条件

印加する圧力の時間依存性を重み関数を用いて定義しています。

境界条件名/トポロジ

タブ

境界条件の種類

条件

P/Edge

 

 

機械

圧力

2[Pa]

[時間依存]にチェック

[重み関数]入力は下図参照

 

電気

電気壁

磁気壁

V0/Edge

機械

拘束なし

 

電気

電気壁

電位指定:電位 0[V]

FLOAT/Edge

機械

拘束なし

 

電気

電気壁

浮き電極

FIX/Edge

機械

変位

UX=UY=UZ=0.0

電気

磁気壁

 

contact/Edge

機械

接触表面

接触面

 

電気

磁気壁

 

target/Edge

機械

接触表面

被接触面

 

電気

磁気壁

 

SYM

対称/不連続

対称面

 

 

 

 

 

圧力を指定した境界条件 の、[重み関数]入力テーブルと、グラフを示します。入力した圧力が1[MPa]、重みの最大が1なので、印加される圧力の最大値も1[MPa]になります。

解析結果

解析結果フィールドを表示し、観測点における変位(z成分)と電位の時間変化をグラフに示します。

変位(z成分)のコンター図を描画し、横軸モードのグラフを書きます。

同様に、電位のコンター図を描画し、横軸モードのグラフを書きます。

観測点の位置は第2図に示した場所です。

 

  • グラフの描き方は、こちらをご覧ください。
  • グラフの種類は、”モード(周波数、時刻、ステップなど)が横軸のグラフ”を選択してください。

 

応力/主応力/要素ベクトル 描画したのが第2図です。変位、させた状態で描画しています。

また、この解析モデルは、対称性を利用した1/2モデルですので、ここでは、全体モデル表示での描画を示しています。

 

 

結果テーブルの”接触力[N]” というタブを選択し、グラフボタンを押すと、接触力の時間変化を表すグラフを書くことができます。

ただし、1/2モデルの接触力が表示されていますので、全体モデルの接触力は、この2倍になります。

 

 

 

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