Software: FEMM - Elektrostatik - Material und Properties

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Material und Properties

Hinweise:

• In den unterschiedlichen FEM-Systemen wird man mit unterschiedlichen Begriffshierarchien konfrontiert.
• In Programmen wie ANSYS steht "Property" für eine Kombination aus "Material und Element-Typ", denn in diesen allgemein gehaltenen Systemen kann man verschiedene Element-Typen in einem Modell verwenden.
• Im FEMM-Programm gibt es nur Dreieck-Elemente, wobei man sich durch die Wahl des Problems für den planaren oder axialsymmetrischen Element-Typ entscheidet.
  
• In FEMM werden Materialien geometrischen Bereichen zugeordnet (was ja nicht unlogisch ist!). Bei der Vernetzung erhalten die Elemente die Material-Eigenschaften ihres Bereiches.
• In FEMM steht "Property" allgemein für die "Eigenschaft der konkreten Objektklasse" (Material, Randbedingung, Koordinaten-Punkt, Leiterbereich, Außenbereich, Material-Bibliothek). Der Begriff wird also in seiner "natürlichen" Bedeutung verwendet (was ja auch nicht unlogisch ist!).

1. Modell-Material definieren:

• In elektrostatischen FEMM-Modellen definiert man nur die Materialien der Nichtleiter.
• Die benötigten Materialien müssen innerhalb des Modells als "Model Materials" definiert werden.
• Soweit wie möglich, sollte man diese Materialien der Materialbibliothek entnehmen (Properties > Materials Library).
• Mittels "Drag and Drop" kann man die Materialien aus der Bibliothek in das Modell kopieren. Leider finden wir darin nur die "Luft".
  
• Zusätzliche Materialien kann man mittels Properties > Materials definieren.
  • Nach Wahl des Material-Namens kann man vorhandene Modell-Materialien Löschen oder mit anderen Eigenschaften versehen.
  • Add Property bietet die Möglichkeit, den Namen und die Kenngrößen für ein neues Material einzugeben.
  • IFR4-Laminiat besitzt unabhängig von der Richtung eine relative Dielektrizitätskonstante von 4,7.
  • Das Material soll keine eigene Ladungsdichte besitzen.

2. Material-Bibliothek bearbeiten:

• Es ist ein Kinderspiel, die zusätzlich definierten Materialien in die Material-Bibliothek einzuspeichern.
• Man öffnet wieder die Material-Bibliothek (Properties > Materials Library).
• Dort zieht man z.B. das FR4-Laminat aus den Modell Materialien per "Drag and Drop" in die Library Materials.

• Achtung:
  • Die Materialbibliotheken werden als .DAT-Files im Ordner ..\FEMMxx\BIN\ gespeichert. Das Ändern dieser Dateien funktioniert natürlich nur mit den erforderlichen Schreibrechten!
  • Dann funktioniert auch das Löschen von Materialien aus der Bibliothek mittels <Entf>-Taste.
  • Die Material-Bibliothek muss sich im selben Ordner befinden wie das FEMM-Programm und muss für die Elektrostatik statlib.dat heißen. Ansonsten findet FEMM die Bibliothek nicht!

3. Block Labels platzieren:

• Die unterschiedlichen, nicht leitenden Bereiche der Geometrie müssen mit Block Labels gekennzeichnet werden.
• Nur über diese Block Labels kann man dann die Bereiche mit Material-Eigenschaften versehen.
• Mit der linken Maustaste platzieren wir in jeden durch Linien begrenzten Bereich einen Block Label.
• Anfänglich haben die Labels noch keinen Namen und keine Eigenschaften (außer ihre Position):

4. Materialeigenschaften zuweisen:

• Nach Auswahl eines Blocklabels (mittels rechter Maustaste) gelangt man mittels der <Leertaste> zu den Eigenschaften des ausgewählten Blocks.
• Das Material wird als Blocktyp zugewiesen.
• Zusätzlich kann man angeben, wie dieser Bereich zu vernetzen ist. Wir lassen vorläufig den Netzgenerator "Triangle" die Maschengröße automatisch wählen.

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