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例題２８ 圧電タッチセンサ
本例題について
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本例題では過渡解析の事例を紹介します。
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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。
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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。
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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。
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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。）
解析空間
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項目 |
条件 |
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解析空間 |
2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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圧電解析[Rayleigh] |
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解析の種類 |
過渡解析 |
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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。
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タブ設定 |
設定項目 |
条件 |
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過渡解析 |
時間ステップ |
指定をチェック |
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出力間隔 |
1 |
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ステップ数 |
100 |
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メッシュ設定/要素の種類 |
４角形を選択（**） |
モデル図
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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4/Face |
body |
001_Al※ |
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5/Face |
piezo |
000_P-4※ |
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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。
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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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P/Edge
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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
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電気 |
|||
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V0/Edge |
機械 |
拘束なし |
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電気 |
電気壁 |
電位指定：電位 0[V] |
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FLOAT/Edge |
機械 |
拘束なし |
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電気 |
電気壁 |
||
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FIX/Edge |
機械 |
変位 |
UX=UY=UZ=0.0 |
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電気 |
磁気壁 |
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contact/Edge |
機械 |
接触表面 |
接触面
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電気 |
磁気壁 |
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target/Edge |
機械 |
接触表面 |
被接触面
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電気 |
磁気壁 |
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SYM |
対称/不連続 |
対称面 |
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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。
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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 を描画したのが第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。
