非磁性薄板の面要素による解析

板厚の薄い非磁性体を二次元面要素として模擬できる非磁性薄板要素について説明します。磁気シールドや基板上の銅箔の解析に適用できます。

非磁性薄板要素に働くローレンツ力

EMSolutionにおきましては、非磁性薄板要素を用意しています。板厚が表皮厚さに比べて充分小さい非磁性導体板に適用でき、面要素で定義します。三次元ソリッド要素でモデル化した場合、非常に扁平な要素を使用せざるをえず、ICCG法の収束が遅くなりますが、非磁性薄板要素を用いるとそのようなことはなく、また、メッシュ作成が容易になります。

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非磁性薄板の面要素による解析

本機能は、非磁性薄板導体を面要素で近似するものです。 従来、どんなに薄くても三次元ソリッド要素に分割する必要が有りましたが、本機能を使用すると、面要素をメッシュ中に埋め込むだけで済みメッシュ分割が容易になります。 また、扁平な要素を作る必要が無くなり、解析の収束性も良くなると考えられます。

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異方性非磁性薄板の解析

EMSolutionでは、従来、体積要素導体の異方性を扱うことが出来ましたが、面要素による非磁性導体版の異方性は扱うことが出来ませんでした。r8.6よりそれを可能としました。

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薄板導体面のギャップ要素による切断(その1)

「ギャップ要素面の交差」において、導体ソリッド要素をギャップ面で切断する場合を説明しましたが、ここでは、導体を面要素で近似した場合を示します。EMSolution r8.6より、使用可能です。

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薄板導体面のギャップ要素による切断(その2)

ギャップ要素に寄る非磁性薄板面の切断のもう一つの例を示します。

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角形スパイラル状インダクタの解析

角形スパイラル状インダクタの解析を例に取り、EMSolutionで使用できる非磁性薄板シェル要素、表面インピーダンス要素、ギャップ要素などのシェル要素の適用例を示します。

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非磁性体における節点力とローレンツ力

EMSolutionにおきましては、非磁性導体に働く電磁力を節点力法とローレンツ力法で求めることができます。両者は理論上等価なものですが、数値解析手法が異なりますので、離散化誤差等により完全に一致させることは困難です。ここでは、両者の関係と違いを説明したいと思います。また、電磁力の表現方法として、電磁力密度、要素力、節点力等が考えられ、EMSolutionでもいくつかの方法で電磁力の分布を出力しています。これらは同じものを異なった表し方で出力をしているだけですが、等高線などで表示するとかなり異なって見えますので、惑われる方も多いかと思います。ここでは、それらについて説明したいと思います。

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