|
ホーム / 例題集 / 連成解析 / 電場熱応力解析[Coulomb/Watt/Galileo] / 例題１ ストリップラインの発熱による変形
例題１ ストリップラインの発熱による変形
本例題について
-
ベンド形状を有するストリップラインに電位差を与え、電流をシミュレーション（電場解析）し､引き続いて
その電流に起因するジュール熱によって発生した温度上昇分布をシミュレーション（熱伝導解析）し、引き続いて
その温度上昇によって発生する変形をシミュレーション（応力解析）した事例を示します。
-
電場熱解析（Coulomb/Watt)の例題２のモデルを定常解析し、さらに応力解析（Galileo）と連成解析しています。
-
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。
-
Femtetのバージョンや環境により結果が多少ことなります。
解析モデルダウンロード
-
プロジェクトファイルをダウンロード（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。）
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
選択ソルバはCoulombとWattとGalileoの3つです。
|
項目 |
条件 |
|
ソルバ |
電場解析[Coulomb] 熱伝導解析[Watt] 応力解析[Galileo] |
|
解析の種類(Coulomb/Watt) |
定常解析 |
|
解析オプション |
なし※ |
※熱荷重オプションは熱伝導-応力連成設定時は自動的にチェックが入っています。
ステップ/熱荷重タブにて基準温度を設定します。
|
タブ設定 |
設定項目 |
条件 |
|
ステップ/熱荷重 |
基準温度 |
25[degree] |
※到達温度としては自動的に熱伝導解析の結果が使用されます。
モデル図
電場熱解析の例題２と同じモデルです。
ボディ属性および材料定数の設定
|
ボディ No./ボディ タイプ |
ボディ属性名 |
材料名 |
|
0/Solid |
Board |
001_アルミナ※ |
|
6/Solid |
StripLine |
008_銅Cu※ |
※材料データベースを利用
本モデルではアルミナ基板には電流が流れない前提とし電場解析の対象外とします。
|
ボディ属性名 |
厚み/幅 |
解析領域 |
|
Board |
|
ソルバ：電場/Coulombのチェックをはずす |
Board部分は電場解析では使用しませんが、Coulomb/Wattの解析をスタートするためには抵抗率/導電率として
何らかの値を設定をする必要があります。001_アルミナのデータベース値では抵抗率はブランク
となってますのでここでは暫定的に1．0としています。（計算結果には影響しません）
また、熱伝導解析において比熱を設定する必要がありますが、001_アルミナのデータベース値では
比熱もブランクとなっておりますので以下の表のとおり設定してます。
|
材料名 |
比熱 |
抵抗率 |
|
001_アルミナ |
1.0[J/kg/deg] |
1.0[Ωm] |
境界条件
-
境界条件Ｔ0を用いて基板の底面側の温度を25度と設定しています。
-
境界条件T_Wallを用いて断熱境界条件を一部の面に設定しておりますが、
このようにすることで後述の外部境界条件がその面には適用されないようになります。 -
境界条件V0，V1を用いてストリップラインの両端に電位差を定義しています。
-
外部境界条件として室温25度の空気中への熱伝達を設定しています。
-
機械的固定はしていません。
|
境界条件名/トポロジ |
タブ |
境界条件の種類 |
条件 |
|
T_Wall/Face |
熱 |
断熱 |
|
|
T0/Face |
熱 |
温度 |
25[deg] |
|
V0/Face |
電気 |
電位指定、波形：一定、電位：0.00V |
|
|
V1/Face |
電気 |
電気壁 |
電位指定、波形：一定、電位：0.01V |
|
外部境界条件※ |
熱 |
熱伝達・対流 |
熱伝達係数：10[W/m2/deg] 室温：25[degree] |
※外部境界条件は[モデル]タブの
[外部境界条件]
をクリックして設定できます
解析結果
電場解析や熱伝導解析の結果は電場熱解析の例題３と同等の結果となりますので省略します。
ここでは応力解析の結果として変位図を示します。ベクトル表示は応力であり単位は[Pa]です。
マイクロストリップライン部の温度が上昇して膨張するため圧縮応力が発生していることが分かります。