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例題１ 熱膨張によるコンデンサの容量変化
本例題について
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熱膨張によるコンデンサの容量変化の解析例を示します。
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「変形形状を考慮した解析」の機能を使用した解析になります。
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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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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
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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。）
三つの解析モデルを用意します。
・変形前（電場解析）
・変形形状（応力解析）
・変形後（電場解析）
手順等は「変形形状を考慮した解析」を参照してください。
解析モデル１：変形前
変形前の解析を行うための設定を行います。解析モデル名を「変形前」とします。
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
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項目 |
条件 |
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電場解析[Coulomb] |
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解析の種類 |
静解析 （容量値） |
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解析オプション |
なし |
現実には解析領域の外部にも電界が分布しますので、開放境界の条件として以下を設定しています。
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タブ設定 |
設定項目 |
条件 |
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開放境界タブ |
種類 |
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吸収境界の次元 |
1次 |
モデル図
誘電体(Block)を立方体形状のソリッドボディで作成します。
その上下面にシートボディで電位設定箇所を作成し、電位の境界条件を設定します。
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 |
Block |
※001_アルミナ |
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1/Sheet |
なし（転写用ボディ） |
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2/SHeet |
なし（転写用ボディ） |
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※材料データベースを利用
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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V0/Face |
電気 |
電位指定 1[V] |
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V1/Face |
電気 |
電気壁 |
電位指定 0[V] |
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外部境界条件※ |
電気 |
開放境界 |
開放境界タブにて設定 |
※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
解析モデル２：変形形状計算
熱膨張による変形を解析する応力解析の設定を行います。
解析モデル１（変形前）を複製して以下の設定を行います。解析モデル名を「変形形状計算」とします。
解析モデルの複製については「解析モデルをプロジェクト内に複製」を参照してください。
解析条件
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項目 |
条件 |
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応力解析[Galileo] |
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解析の種類 |
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解析オプション |
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タブ設定 |
設定項目 |
条件 |
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ステップ/熱荷重 |
ステップ設定 |
熱荷重解析 |
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基準温度 |
25 [deg] |
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到達温度 |
200 [deg] |
解析モデル３：変形後
変形形状を考慮した解析を行うための設定を行います。
解析モデル１（変形前）を複製して以下の設定を行います。解析モデル名を「変形後」とします。
解析モデルの複製については「解析モデルをプロジェクト内に複製」を参照してください。
解析条件
結果インポートタブで解析モデル２（変形形状計算）を指定します。
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タブ設定 |
設定項目 |
条件 |
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結果インポート |
インポートの種類 |
変形形状 |
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結果の指定方法 |
解析モデル指定「変形形状計算」 |
解析実行
すべての解析モデルを実行します。解析モデル３（変形後）の前に解析モデル２（変形形状）の解析を行っておく必要があります。
解析結果
容量の解析結果は、[解析結果]タブの、
[テーブル] 
で表示できます。
解析モデル１（変形前）の容量値計算結果を以下に示します。
C1-2の容量値が、0.884[pF]となっています。
次に解析モデル２（変形形状）の変位図を表示します。
温度変化により膨張している様子が確認できます。
次に解析モデル３（変形後）の容量値計算結果を以下に示します。
C1-2の容量値が、0.892[pF]となっており、変形により容量が増加していることが確認できます。