Software: FEM - Tutorial - Elektrisches Flussfeld - MP: Unterschied zwischen den Versionen
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Der zu realisierende ungetrimmte Widerstand von '''R<sub>u</sub>=171 Ω''' besitzt eine Fertigungstoleranz '''σ<sub>F</sub>=±30%'''. Wir arbeiten im Folgenden entsprechend der individuellen Teilnehmer-Nummer ('''xx''') mit einen "konkreten" Widerstand '''R<sub>u</sub>=171 Ω mit einer Abweichung von ‑xx%'''. | Der zu realisierende ungetrimmte Widerstand von '''R<sub>u</sub>=171 Ω''' besitzt eine Fertigungstoleranz '''σ<sub>F</sub>=±30%'''. Wir arbeiten im Folgenden entsprechend der individuellen Teilnehmer-Nummer ('''xx''') mit einen "konkreten" Widerstand '''R<sub>u</sub>=171 Ω mit einer Abweichung von ‑xx%'''. | ||
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Den Widerstand zwischen den Kontakten kann man aus dem ohmschen Gesetz berechnen, indem man eine Spannungsdifferenz anlegt (z.B. 1 V) und den Stromfluss aus der FEM-Simulation ermittelt: | |||
* Die Kontakte an den Seitenkanten des Widerstandes muss man nicht modellieren, wenn man die Spannungen direkt an den Kontaktflächen als Last anlegen kann. | |||
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* Für eine Kontaktfläche legen wir das Potential '''0 V''' fest und belegen die andere Kontaktfläche mit einer Spannung von '''1 V'''. | |||
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Version vom 6. Mai 2013, 12:40 Uhr
Elektrisches Flussfeld in Autodesk Simulation MP
(Simulation des ungetrimmten Widerstands)
Modellierung
Die Berechnung des elektrischen Widerstands einer Leiter-Isolator-Geometrie gehört als Potentialproblem zur Domäne des elektrischen Fluss-Feldes:
- Berechnungsart = Elektrostatischer Strom und Spannung.
- Wir speichern die neue FEM-Datei unter dem Namen Widerstand_xx.fem (mit xx=00..99).
- Da es sich um eine sehr flache, ebene Anordnung handelt, werden wir 2D-Elemente verwenden.
Für die Validierung eines Finite-Elemente-Modells ist es sehr günstig, wenn man eine Konfiguration des Modells besitzt, welche man analytisch nachrechnen kann. Dies ist mittels der Dimensionierungsgleichung für das Rechteck des ungetrimmten Widerstands problemlos möglich (entspricht hier einem Quader der Dicke=20 µm):
- Ru = 171 Ω (Ungetrimmter Widerstandswert)
- Bu = 2,0 mm (Breite ungetrimmter Widerstand)
- L = 3,42 mm (Länge ungetrimmter Widerstand)
- RF=100 Ω/□ (Flächenwiderstand der Paste)
Leitfähigkeit der Paste:
Der zu realisierende ungetrimmte Widerstand von Ru=171 Ω besitzt eine Fertigungstoleranz σF=±30%. Wir arbeiten im Folgenden entsprechend der individuellen Teilnehmer-Nummer (xx) mit einen "konkreten" Widerstand Ru=171 Ω mit einer Abweichung von ‑xx%.
Für die Definition des Pasten-Materials im Finite-Elemente-Modell benötigen wir die spezifische Leitfähigkeit. Diese kann man über die Dimensionierungsgleichung aus dem Flächenwiderstand berechnen:
- Angenommen wird ein Quadrat mit der Kantenlänge B und der Dicke d (bei uns d=20 µm).
- Dieses Quadrat besitzt den Flächenwiderstand der gewählten Paste.
- Wir müssen bei der Berechnung der konkreten spezifischen Leitfähigkeit χ die Verringerung von RF um xx% berücksichtigen!
Den Widerstand zwischen den Kontakten kann man aus dem ohmschen Gesetz berechnen, indem man eine Spannungsdifferenz anlegt (z.B. 1 V) und den Stromfluss aus der FEM-Simulation ermittelt:
- Die Kontakte an den Seitenkanten des Widerstandes muss man nicht modellieren, wenn man die Spannungen direkt an den Kontaktflächen als Last anlegen kann.
- Infolge der "Schwächen" des verwendeten FEM-Programms können wir die Seitenkanten nur als Flächen auswählen und mit einer Last versehen, wenn wir die das 2D-Netz mit dem implementierten 2D-Freemesher vernetzen. Bei einer strukturierten Vernetzung könnten wir nur die Knoten mit einer Spannung belegen!
- Für eine Kontaktfläche legen wir das Potential 0 V fest und belegen die andere Kontaktfläche mit einer Spannung von 1 V.
