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対称メッシュ
概要
メッシュをｘｙ平面(z=0面)などでコピーして対称なメッシュを作成することができます。
特に圧電振動解析ではメッシュの非対称性により電荷のバランスが崩れ、小さなス
プリアスを発生したり、センサの感度の精度を悪化させますので、この対称メッシュが
効果を発揮します。下図は第1象限に作成したモデルをメッシュ分割し、x=0面と
y=0面でコピーしたものです。
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モデル |
メッシュ |
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共振解析の事例
正方形の圧電素子の共振解析をし、3つのモードについての変形と電荷(電束密度の面に垂直な成分)
の分布を下図に示しています。モード3は基本モードの広がり振動で、モード1と2はスプリアスです。
モード1に関しては、第1～第4限で電荷はそれぞれ正負が逆で大きさが同じなので電荷の総和
はゼロとなり、したがって結合係数ｋは本来はゼロです。対称メッシュの場合、4つの象限で電荷分布が
対称に近く、通常メッシュに比べて結合係数ｋの値は小さくなっており、対称メッシュの効果が表れて
います。
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通常メッシュ |
対称メッシュ |
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1 |
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2 |
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3 |
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k : 結合係数[%]
調和解析の事例
これは例題集の圧電解析の例題9で、水晶ATカットの厚みすべり振動ですが、これを対称メッシュを使って計算してみます。
インピーダンスの計算結果を下図に示します。
左図が全体で計算したもので、右図が対称メッシュを使った場合です。左図は多くの小さなスプリアスが発生しています。
これらのスプリアスは、メッシュの非対称性による電荷のアンバランスで計算されたもので、本来は存在しないモードです。
対称メッシュを使用すると、これらの意味のないモードが削除されます。
操作方法
[解析条件] 
をクリックして、[メッシュ]タブを選択し、
そこから次のメッシュコントロールのダイアログを表示します。メッシュ対称コピーで、コピーする対称面を選択します。
コピー先の境界条件を元の境界条件と変える場合は、[境界条件を変える]をチェックします。
メッシュ作成を実行すると、元の名前に軸の名前が付いた境界条件が自動的に作成されます。
下図はGNDの場合に名前です。
新しく作成された境界条件は、プロジェクトツリーの[境界条件]-[境界条件データ]から編集します。
周期境界条件がコピーされる場合、メッシュ作成後にコピー先との境界条件ペアが自動的に作成されています。
ただし、位相差がゼロに設定されていますので、変更の必要があれば境界条件ペア設定ダイアログにて修正してください。
制約条件
次の制約があります。
1. モデル全体を対称メッシュにしますので、部分的な対称メッシュには対応していません。
2. 対称面はX=0面、Y=0面、Z=0面の3面だけで、任意の面には対応していません。
3. アダプティブメッシュには対応していません。