3D 静電 4 面体要素は、3D 空間で定式化されるアイソパラメトリックまたはサブパラメトリックの湾曲した 4 ～10 節点 4 面体です。これらの要素が導体(抵抗材料)として働くか絶縁体(誘電材料)として働くかは、選択した静電解析タイプ(静電界強度と電圧解析または静電電流と電圧解析)によって決まります。3D 静電要素は、ヒューズ、伝送線、磁器碍子などの装置をモデル化する際に使用されます。
4 面体要素のパラメータ
4 面体要素を使用する際は、[材料モデル]で、このパーツに適用する材料モデルを指定します。すべての方向の材料特性が同一である場合は、[等方性]を選択します。材料特性が 3 つの直交する軸方向によって異なるか、または温度によって変化する場合は、[直交異方性]オプションを選択します。材料特性が温度によって変化する場合は、[温度依存等方性]または[温度依存の直交異方性]を選択します。
このパーツの 4 面体要素の中間節点を有効にするには、[中間節点]の[含む]をオンにします。このオプションをオンにすると、4 面体要素の各エッジの中間点に節点が追加されます。(CAD ソリッド モデルのメッシュの場合、中間節点は、メッシュ作成前に選択したオプションに応じて、元の CAD サーフェスの曲率に準拠します。手動で作成したモデルや変更が加えられた CAD モデルのメッシュの場合は、中間節点の位置は角の節点どうしの中間点になります。)この設定により、4 節点 4 面体要素は 10 節点 4 面体要素に変更されます。中間節点が追加された要素は、勾配計算でより正確な結果が得られます。中間節点を持つ要素は処理時間が増大します。メッシュが十分に小さい場合は、中間節点を追加しても正確度がそれほど向上しないこともあります。
4 面体要素の方向
4 面体要素のこのパーツに直交異方性モデルを使用している場合、[要素定義]ダイアログ ボックスの[方向]タブで、材料軸 1、2、3 の方向を定義します。
- r 軸は、[節点1 の方位]で指定した節点から[節点2 の方位]で指定した節点に向かうベクトルとして定義されます。
- s 軸は、r 軸に対して垂直で、節点 1、2、および 3 により形成される平面上にあり、r ベクトルに対して[節点 3 の方位]と同じ側にあります。
- t 軸は、r 軸と s 軸の外積です。
図 1: 材料軸の方向
4 面体要素を使用するには
- 単位系が定義されていることを確認します。
- モデルが熱解析タイプを使用していることを確認します。
- 4 面体要素にするパーツの[要素タイプ]を右クリックします。
- [4 面体]コマンドを選択します。
- [要素定義]を右クリックし、[要素定義を編集]をクリックします。
- [材料モデル]で、このパーツに適用する材料モデルを選択します。
- [材料モデル]で[直交異方性]または[温度依存の直交異方性]を選択した場合は、材料軸を定義するための節点を[方向]タブで指定します。
- [開く]をクリックします。