定期的なビデオ講義の一部として, ジュール加熱と熱膨張をモデル化するための COMSOL Multiphysics® ソフトウェアの使用法をカバーする 五部構成のコースを投稿しました. 五部構成で, この分野を開始する方法の完全なチュートリアルを提供します. このシリーズは, ソフトウェア全般の学習に興味がある人にとって素晴らしいリソースです. このコースを復習し, いくつかの関連リソースも紹介しましょう.
ジュール加熱と熱膨張についての入門
多くの一般的な工学問題には, ジュール加熱, つまり電流が流れる際の導電性材料の温度上昇が関係します. このコースは, チップを回路基板に接続する一連のボンドワイヤーの加熱という, 関連する興味深い問題を紹介することから始まります. この例では, これらのボンドワイヤーのみに注目します.
チップ上のボンドワイヤー. 印加された電位差により電流がワイヤーを通過すると, ジュール発熱が起こり, 温度が変化し, その結果, 構造膨張と熱応力が発生します.
電気-熱-機械モデリングコースをご覧ください.
パート 1
最初のビデオは, チップの CAD ジオメトリをインポートする方法をデモンストレーションすることから始まります. この例では COMSOL ネイティブ CAD ファイルを使用しますが, CAD ファイルを使用するための他のオプションもあります.
次に, 電位差を適用してワイヤーを流れる電流を計算する問題を設定します. そこから, メッシュを調べ, 仮想操作を使用していくつかの小さなジオメトリ特徴を削除してメッシュを簡素化し, 結果を解析して可視化します.
パート 2
2 番目のビデオは最初のビデオを基にしています. 私たちは積分を使用してモデルから数値データを抽出し, 有限要素モデルの構築に必要な部分であるモデルのメッシュの細分化を解析します. そこからモデルを拡張して, ボンドワイヤー内の温度場を解析します. 座標ベースのブール選択を使用して, 温度と放射を規定し, 自由対流を近似する熱境界条件を定義します.
パート 3
3 番目のビデオでは, 温度場の電気伝導率関数と熱伝導率関数の両方を作成することにより, 材料の非線形性を紹介します. これにより, 驚くべき結果が得られる可能性があります. これについては, 講義中に詳しく説明します. また, 電気励起と結果の評価のためのオプションをさらにいくつか紹介します.
パート 4
4 番目のビデオでは, ソルバーアルゴリズムの概要と, ソフトウェアが報告する情報を解釈する方法を説明します. また, 定常仮定の制限と非定常解析に切り替える必要がある場合についても説明し, 時間の経過に伴う温度上昇の計算方法を示します. 最後に, 熱膨張を含めるようにモデルを拡張し, さまざまな求解アプローチについて説明します.
パート 5
最後に, 5 番目のビデオでは, 変形のモデリングを継続し, ユーザー定義のメッシュ作成と適応メッシュ改良も組み込んで, ソリューションに自信を持っています. そこから, 他のジオメトリの検討に進み, 視覚的に魅力的な結果を表示する方法も示します. 次に, アプリケーション ビルダーを使用して, モデル ファイルをスタンドアロン アプリケーションに変換します.
おわりに
電気-熱-機械モデリングコースは, ジュール熱と熱膨張のトピックの入門を提供するだけでなく, ソフトウェアの使い方を徹底的に説明することを意図していますので, これから始めようとする方にも役立ちます.
ここで選択した例は, COMSOL Multiphysics の概要 ユーザーガイドで使用する例の 1つに非常によく似ています. ソフトウェアの入門として書面によるアプローチを希望する場合に最適なリソースです. この教材を一通り読み終えると, COMSOL Multiphysics の使用に関するしっかりした基礎が得られ, さらに難しいトピックに取り組む準備が整います.
試してみる
このコースで使用されるジオメトリ ファイルとモデル ファイルは, ラーニング センター コースで入手できます.
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