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Hallo Zusammen,

ich möchte die Kapazität einer Struktur vor und nach einer strukturellen Verformung berechnen. Als erstes habe ich dies mit einem "coupled field solid" (z.B. plane223) versucht. Nach dem Meshing habe ich die Randbedingungen für das Potential (z.B. "d,leiter1,volt,1" & "d,leiter2,volt,0") und für die Verscheibung (z.B. "d,rand,ux,10") definiert. Anschließend wollte ich mit dem cmatrix Befehl die Kapazität vor der Verschiebung berechnen, dann mit Hilfe von "solve" Lösen und anschließend mit dem cmatrix Befehl die Kapazität nach der Verschiebung berechnen. Dabei tritt folgendes Problem auf:

Da ich ja die Leiter mit venetzt habe, stimmt schon die Anfangskapazität nicht. Bei Anzeige der E-Felder sieht man, dass auch ein E-Feld innerhalb des Leiters existiert, was ja physikalisch für einen idealen, statischen Leiter so nicht richtig ist.

Nun meine Fragen:
- Wie kann ich die Kapazität und die entsprechenden Felder vor und nach der Verschiebung simmulieren?
- Benötige ich dazu den "Ansys Multi-field Solver", oder geht dies auch einfacher?
- Wie kann man im allgemeinen die E-Felder und Kapazitäten richtig berechnen, wenn die elektrischen Leiter mit vernetzt sind?

Vielen Dank für evtl. Tips und Anregungen und schöne Grüße.
 

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Eine Möglichkeit besteht darin, den Oberflächenknoten einer Elektrode ein Potenzial (vorzugsweise 0) zuzuweisen und die Oberflächenknoten der anderen Elektrode hinsichtlich des Potenzials zu koppeln und in einen von ihnen einen Verschiebungsstrom einzuspeisen.
Nach der Lösung kann dann aus dem Potenzial dieses Knotens und dem Verschiebungsstrom die Kapazität bestimmt werden.

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Viel Erfolg wünscht
Wolfgang Schätzing

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Hallo,

ersteinmal vielen Dank für den Hinweis. Bei diesem vorgehen, dem einprägen eines Verschiebungsstromes, erlange ich die Möglichkeit, meinen Leiter mit zu vernetzen. Nun denke ich, dass es doch wahrscheinlich einfacher wäre, eine Multifield Analyse durchzuführen. Es gibt hierfür allerelei Beispiele im Netz, wie man den Einfluss der elektrischen Kraft auf die Verformung eines Bauteiles mit einberechnet. Leider gibt es jedoch keine Beispiele dafür, wie man den Einfluss einer mechanischen Verformung auf das elektrische Feld und das el. Potential mit einbezieht.
Beim erstellen einer Multifield Analyse habe ich zunächst meine elektrische Geometrie erzeugt, vernetzt und die Randbedingungen aufgebracht, d.h. die äusseren Knoten der verschiedenen Leiter mit verschiedenen Potentialen versehen. Anschließend habe ich die Geometrie kopiert und vernetzt, dabei allerdings die Leiter mit vernetzt und die mechanischen Randbedingungen aufgebracht, d.h. den einen Rand der Struktur fest eingespannt und den anderen Rand verschoben. Mein Lösungsansatz sieht dann folgendermaßen aus:

Code:

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allsel,all
bfe,all,fvin,,1   ! Define element body force for volume interface of electrical field
finish
/solu
mfanalysis,on
mfelem,1,3        ! Structural field
mfelem,2,2        ! Electrical field
mforder,1,2       ! Structural field will be solved first
mftime,1          ! End time for mf solver 
mfdtime,1         ! Time step sizes for mf solver
mfiter,5          ! Number of stagger iterations for mf solver
mffname,1,struc1  ! File name for structural field
mffname,2,elec2   ! File name for electrical field
mfco,all,1.0e-5   ! Convergence values for mf solver
mfvo,1,1,DISP,2   ! Volume load transfer structural to electrical

antyp,stat        ! Solve Structural field
eqslv,iccg
nlgeom,on
mfcm,1

antype,stat       ! Solve electrical field
morph,on
eqslv,iccg
mfcm,2
morph,off

solve             ! Solve
finish
/eof

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Leider funktioniert das ganze nicht so wie gedacht. Die elektrischen Felder werden, genauso wie das el. Potential, leider gar nicht berechnet. Die Verschiebung für die einzelnen Leiter stimmt leider auch nicht. Ich habe bei obiger Simulation eine Austausch der Volumen Kräfte definiert (bfe,all,fvin,,1), ist dies überhaupt korrekt? Was für ein Austausch muss innerhalb der Leiter stattfinden? Ist der Lösungscode überhaupt grundsätzlich richtig?

Grundsätzlich würde es mir schon weiterhelfen zu wissen, wie man denn den Einfluss einer mechanischen Verschiebung auf das elektrische Feld simmulieren kann? Kann man nicht irgendwie zuerst die mechanische Verformung simmulieren und anschließend die verformte Geometrie für eine elektrische Simulation verwenden?

Für Hinweise und Tips bin ich äußerst dankbar. 
 

[Diese Nachricht wurde von Rocksteady am 14. Mrz. 2011 editiert.]

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