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例題１０ SheetBody
本例題について
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表に記載されていない条件はデフォルトの条件を使用します。
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プロジェクトファイルを取得（右クリックし、名前を付けてリンク先を保存してください。）
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Femtetのバージョンや環境により結果が多少ことなります。
解析空間
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項目 |
条件 |
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解析空間 |
3次元 |
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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。
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項目 |
条件 |
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圧電解析[Rayleigh] |
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解析の種類 |
共振解析 |
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解析オプション |
選択なし |
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出力設定 |
[インピーダンス]を選択
最小：4.4×106[Hz] 最大：4.8×106[Hz] 分割数：500
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ボタンから起動したRayImpGraphダイアログで以下を入力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。
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タブ設定 |
設定項目 |
条件 |
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共振解析 |
モード数 |
10 |
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周波数の近似値 |
4.45[MHz] |
モデル図（厚みすべり_SheetBodyモデル）
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。）
モデル図（厚みすべり_SolidBodyモデル）
上記、厚みすべり_SheetBodyモデルのSheetBody部分をSolidBodyに置き換えました。SheetBodyを引き延ばして作ることができます。
引き延ばす長さは、SheetBodyモデルのBody属性で指定している厚み、1.e-3[mm],で、電極と圧電体が重ならないように引き延ばしました。
モデル図（厚みすべり_電極境界条件モデル）
上記、厚みすべり_SheetBodyモデルの、SheetBodyについている、ボディ属性、材料定数を削除します。境界条件は残しておきます。
ボディ属性および材料の設定
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ボディ No./ボディ タイプ |
ボディ属性名 |
材料名 |
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0/Solid |
piezo |
000_P-4※ |
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1/Sheet |
ボディ属性_001 |
002_金Au※ |
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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。
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ボディ属性名 |
タブ |
設定 |
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piezo
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方向 |
指定方法：ベクトル ベクトル：X=1.0、Y=0.0、Z=0.0 |
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ボディ属性_001 |
厚み/幅 |
SheetBodyの厚み： 1×10-3 |
境界条件
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境界条件名/トポロジ |
タブ |
境界条件 の種類 |
条件 |
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earth/Face |
電気 |
電位指定：電位 0[V] |
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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。
- インピーダンス（圧電共振）から、インピーダンスの周波数特性グラフを書くことができます。
- インピーダンス特性を重ねて書くには、結果フォルダにできた拡張子s1pファイルをグラフデータのドラッグアンドドロップします。
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向上や、モデルの作図簡略化ができました。
SheetBodyモデルの計算時間：１１秒
SolidBodyモデルの計算時間：１３秒
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電極の扱い |
共振周波数 |
計算時間(※) |
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境界条件のみ |
4.529801[MHz] |
0.93 |
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SheetBody |
4.456414[MHz] |
1.00 |
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SolidBody |
4.456087[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。