Elektrostatische Feldstärke und Spannung

Multiplikatoren

Es gibt zwei Multiplikatoren, mit denen die Größe verschiedener elektrostatischer Lasten gesteuert wird, wenn sie auf das Modell angewendet werden. Diese befinden sich auf der Registerkarte Allgemein des Dialogfelds Analyseparameter. Der Wert im Feld Randspannungs-Multiplikator multipliziert die Größen aller angewendeten Spannungen im Modell. Der Wert im Feld Strom- oder Ladungsquellen-Multiplikator multipliziert die Größen für alle Ladungen oder Stromlasten im Modell.

Ein Wert von Null in diesen Feldern, mit Ausnahme desRandspannungs-Multiplikators, deaktiviert die Lasten dieses Typs im Modell. Ein Wert von 0 im Feld Randspannungs-Multiplikators ändert die Größe der angewendeten Spannungen in 0.

Berechnen von Flusslinien für 2D-Modelle

Wenn bei 2D-Modellen das Kontrollkästchen Flussliniengenerator aufrufen auf der Registerkarte Optionen des Dialogfelds Analyseparameter aktiviert ist, wird der theoretische Pfad eines masselosen Partikels durch das Modell berechnet. Diese Ergebnisse werden in der Ergebnisanzeige angezeigt.

Berechnen von Kräften und Ladungen, die durch elektrostatische Felder entstehen

Die Kräfte, die durch das elektrostatische Feld entstehen, können für einzelne Flächen des Modells (in der Regel eine Begrenzung zwischen Materialien) berechnet werden. Zum Berechnen dieser Kräfte aktivieren Sie im Dialogfeld Analyseparameter auf der RegisterkarteOptionen das KontrollkästchenBerechnung Kraft/Ladung aufrufen. Geben Sie in der Tabelle Kraft-/Ladungsausgabe die Bauteile und Flächen an, für die Kräfte berechnet werden sollen. (Details zum gegebenenfalls erforderlichen Ändern der Bauteil - und Flächennummern finden Sie unter Ändern von Attributen und Duplizieren.)

Da die elektrostatische Kraft normalerweise an der Grenze zwischen zwei Bauteilen berechnet wird, könnte sich die für den Kraftgenerator anzugebende Bauteil- und Flächennummer auf einem oder auf beiden in Kontakt stehenden Körpern (beispielsweise Leiter und Luft) befinden. Welche Oberfläche ist geeignet?

Legen Sie zunächst fest, wo die Kraft angezeigt werden soll. Die anschließend zu bestimmende Fläche ist das Bauteil und die Fläche auf dem entsprechenden Bauteil im Modell. Wenn Sie beispielsweise die für einen Leiter zu verwendenden Kräfte bestimmen möchten, verwenden Sie die Flächennummer der Luft für den Kraftgenerator. Verwenden Sie die Flächennummer von der Oberfläche des Leiters, um die für die Luft zu verwendenden Kräfte zu bestimmen.

Da die Kräfte auf den übereinstimmenden Bauteilen (in diesem Fall Luft und Leiter) gleich und entgegengesetzt sein sollten, könnten Sie möglicherweise annehmen, dass es unerheblich ist, welches Bauteil für die Flächennummern ausgewählt wird, sofern die Richtung (positiv oder negativ) für die Analyse nicht entscheidend ist. In der Praxis ist dies nicht der Fall. Die Coulomb-Kraft hängt von der Änderung im elektrischen Feld und der Netzgröße an der Oberfläche ab. Je kleiner das Netz ist, desto genauer werden die Ergebnisse. Je größer die Änderung im elektrischen Feld ist, desto größer ist die Kraft. Die meisten Körper verfügen über eine Dielektrizitätskonstante größer als 1 (Luft/Vakuum). Somit ist die Änderung des elektrischen Felds im Körper kleiner als in der Luft. Ein wesentlich kleineres Netz ist erforderlich, um genaue Kräfte von der Oberfläche des Körpers im Vergleich zur Fläche der Luft zu erhalten.

Die entscheidende Gleichung für die Kraft auf wärmeleitenden Oberflächen lautet wie folgt:

Dort, wo das Flächenintegral über dem Bereich der wärmeleitenden Oberfläche ausgeführt wird und

Für ein typisches Element:

Dabei gilt:

ρ _s = Ladungsdichte auf der Oberfläche

E = elektrostatisches Feld

N _i , w _k , J _k = Form- und Gewichtsfunktionen sowie Jacobi, die die Fläche angeben

Die Ergebnisse des Kraftgenerators können in der Ergebnisanzeige (Ergebniskonturen Spannung und FeldstärkeElektrostatische Kraft) angezeigt werden. Außerdem können die Kräfte auf ein Spannungsmodell angewendet werden, um den Effekt aufgrund der elektrostatischen Kräfte zu berechnen. Weitere Informationen finden Sie unter Kräfte im Absatz Importieren von Reaktionskräften aus einer elektrostatischen Analyse .

Die elektrostatische Ladung kann zum Berechnen der Kapazität einer Gruppe mit Leitern verwendet werden, wenn die richtigen Lasten angewendet werden. Die äußere Oberfläche jedes einzelnen Leiters muss in einer eindeutigen Oberfläche platziert werden. Wenn ein Modell aus drei Leitern besteht, wenden Sie Spannungen von 1 V auf einen der Leiter (Primärleiter) und 0 V auf die anderen Leiter an. Addieren Sie in der Ergebnisanzeige die elektrostatische Ladung auf der Oberfläche des Primärleiters. Hierbei handelt es sich um die Eigenkapazität des Leiters. Die Summe der elektrostatischen Ladung auf jedem der zwei verbleibenden Leiter ist die Betriebskapazität zwischen dem Leiter und dem Primärleiter. Dieser Vorgang kann mit einem anderen Primärleiter wiederholt werden, um die Kapazitätsmatrix zu erstellen.

Registerkarte Lösung

Lösungsoptionen

Der Solvertyp für eine elektrostatische Analyse kann im Dialogfeld Analyseparameter auf der Registerkarte Lösung im Dropdown-Feld Solvertyp ausgewählt werden. Hintergrundinformationen finden Sie auch unter Verfügbare Solvertypen. Die verfügbaren Optionen lauten wie folgt:

• Wenn die Option Automatisch aktiviert ist, wählt der Prozessor basierend auf der Modelgröße zwischen den Optionen Iterativ (AMG) und Sparse. Der Solver des Typs "Sparse" ist der optimale Solver für Modelle mittlerer Größe. Der iterative Solver ist der optimale Solver für große Modelle und erfordert weniger Arbeitsspeicher. Wenn ein 64-Bit-Prozessor auf dem System vorhanden ist, kommt dies dem iterativen und dem BCSLIB-EXT-Solver zugute.
• Sparse Verwendet einen von zwei Solvern des Typs "Sparse", die im Dropdown-Feld Typ des Solvers "Sparse" verfügbar sind. Solver des Typs "Sparse" verwenden mehrere Gewinde/Kerne, falls verfügbar.
• Iterativ (AMG) Verwendet ein iteratives Schema zum Lösen des Systems mit Gleichungen. Der iterative Solver verwendet mehrere Gewinde/Kerne, falls verfügbar.

Wenn Sie die Lösungsmatrix erstellen, jedoch nicht die Analyse durchführen möchten, aktivieren Sie das Kontrollkästchen Stopp nach Steifheitsanalysen. Dies ist nützlich, wenn der Zugriff auf die Matrix der Gleichungszahl erforderlich ist. Andernfalls wird die Steifheitsmatrix stets beim Ausführen einer Analyse berechnet. Unter normalen Bedingungen stellt die Verwendung dieser Option keinen Vorteil dar.

Für die Solver Sparse und Iterativ steuern die Felder Prozentsatz der Speicherzuweisung, wie viel des verfügbaren RAM verwendet wird, um die Elementdaten zu lesen und die Matrizen herzustellen. Ein kleiner Wert wird empfohlen. (Wenn der Wert kleiner oder gleich 100 % ist, wird der verfügbare physikalische Arbeitsspeicher verwendet. Wenn der Wert dieser Eingabe größer ist als 100 %, verwendet die Speicherzuweisung den verfügbaren physischen und virtuellen Speicher).

Wie bereits erwähnt, nutzen einige Solver die auf dem Computer verfügbaren Gewinde/Kerne. Das Dropdown-Feld Anzahl der Threads/Kerne ist in solchen Fällen aktiviert. Für die schnellste Lösung möchten Sie womöglich alle verfügbaren Threads/Kerne verwenden, doch sollten Sie sich für weniger Threads/Kerne entscheiden, wenn Sie noch Rechenleistung für die Ausführung anderer Anwendungen während der Analyse benötigen.

Iterativer Solver

Wenn diese Option ausgewählt wird, wird der Bereich Iterativer Solver aktiviert. Die Eingabe für diesen Abschnitt ist wie folgt:

• Konvergenztoleranz legt fest, wie genau eine Lösung in der Matrix der Gleichungen gesucht wird. Je geringer die Toleranz, desto genauer wird die Lösung.
• Maximale Anzahl der Iterationen stoppt die Analyse, wenn die Matrix der Gleichungen nicht innerhalb der Anzahl der Iterationen gelöst ist.
  Achtung: Die Genauigkeit der Lösung hängt von der Konvergenztoleranz ab. Kleinere Toleranzwerte bewirken eine genauere Lösung, jedoch können mehr Iterationen erforderlich sein. Wie bei allen iterativen Lösungen sollten die Ergebnisse geprüft werden, um zu bestätigen, dass sie die entsprechende Genauigkeit erfüllen. In einigen Fällen ist das erneute Durchführen der Analyse mit einer anderen Konvergenztoleranz die beste Möglichkeit, die Genauigkeit zu bestätigen.

Solver "Sparse"

Wenn diese Option ausgewählt ist, wird der Bereich Solver "Sparse" aktiviert. Die Eingabe für diesen Abschnitt ist wie folgt:

• Typ des Solvers "Sparse" listet die momentan verfügbaren Solver des Typs "Sparse" auf. (Die kleineren Solver stehen nur für das Betriebssystem Windows zur Verfügung.) Folgende Solver "Sparse" sind verfügbar:
  • Standard: Verwenden Sie den BCSLIB-EXT-Solver.
  • PVSS: Verwenden Sie den Solver Soft Sparse.
  • BCSLIB-EX: Verwenden Sie den Boeing-Solver. Dieser Solver bietet eine schnellere Lösung als der PVSS-Solver. Der BCSLIB-EXT-Solver kann temporäre Dateien in den Ordner schreiben, der mit der Umgebungsvariable USERPROFILE festgelegt wurde. Diese Variable ist vorgabemäßig auf den Ordner C:\Dokumente und Einstellungen\Benutzername festgelegt, wobei C: das Laufwerk ist, auf dem das Betriebssystem installiert ist. Die vom BCSLIB-EXT-Solver zurückgegeben Fehlernummern -701 oder -804 zeigen an, dass ihm nicht mehr genügend Festplattenspeicher für die Speicherung der temporären Dateien zur Verfügung steht. Wenn dies der Fall ist, ändern Sie die Variable USERPROFILE in ein Verzeichnis, das ausreichend Festplattenspeicher aufweist. (Weitere Informationen zum Ändern von Umgebungsvariablen finden Sie unter Windows-Hilfe und Support.)
• Im Feld Solver-Speicherzuweisung wird der zu verwendende Speicherplatz festgelegt, der während der Lösung der geringen Matrix für den BCSLIB-EXT-Solver erforderlich ist. Das Zuweisen von mehr Speicher beschleunigt eine Analyse. Die Speichereinstellungen bei anderen Solvern des Typs "Sparse" werden automatisch angepasst. Folglich ist für diese keine Einstellung erforderlich.

Festlegen von Daten in Text-Ausgabedateien

Nachdem die Analyse abgeschlossen ist, können die Ergebnisse der Analyse in einer Textdatei ausgegeben werden. Im Dialogfeld Analyseparameter auf der Registerkarte Ausgabe können Sie die Daten festlegen, die in dieser Datei ausgegeben werden.