Multiphysik-Simulation mit Ansys Mechanical
Starkgekoppelte physikalische Phänomene verstehen und beherrschen
Im Seminar erlernen Sie die Theorie und Praxis für die Simulation gekoppelter Felder für das Zusammenspiel von Mechanik, Temperatur und Elektrizität. Diese Schulung wird als 2-tägiges Seminar angeboten.
Dauer
2 Tage
Voraussetzungen
Grundwissen in Ansys Mechanical
Verwendete Software
Ansys Mechanical
- Einführung in schwache und starke Kopplung
- Feldkopplung im Handumdrehen mit dem Coupled-Field-Block
- Bi- und mehr-direktionale Kopplung von Elektrik, Thermik, Mechanik u.a.
- Verstärkende und dämpfende Interaktionen und Berücksichtigung von Nichtlinearitäten
Beschreibung
Ein Großteil der heutzutage durchgeführten Simulationen wird immer noch innerhalb einer einzigen physikalischen Teildomäne durchgeführt. Dies ist dann zulässig, wenn eine gegenseitige Beeinflussung mit den anderen Teildomänen vernachlässigbar ist. Fragestellungen, deren Beantwortung allerdings die Berücksichtigung dieser Interaktionen bedingen, können nur unzureichend mit analytischen Methoden beantwortet werden. Typische Anwendungsfälle hierfür stellen Stecker und Mikro-Elektro-Mechanische-Systeme (MEMS) dar. Zur Auslegung dieser Applikationen können multiphysikalische FEM-Simulationen eingesetzt werden. Ansys bietet dazu hervorragende Anwendungen und berechnet unter Beachtung der nichtlinearen Materialabhängigkeiten die resultierenden Effekte.
Ein elektrischer Strom führt zu Verlusten und damit zu einer Erwärmung, die zur mechanischen Dehnung führt und diese kann wiederum den Verlauf des elektrischen Stroms beeinflussen. Bei Steckern und MEMS sind all diese Effekte relevant. Auch bei vielen weiteren Anwendungen sind physikalische Interaktionen relevant. Dieses Seminar erläutert Ihnen die Möglichkeiten zur simulativen Analyse dieser Systeme. Das Seminar richtet sich an Anwender und Entwickler von Steckern, MEMS und ähnlichen Systemen, die ihren Prozess verstehen, verbessern und die Entwicklungszeit für künftige Prozesse verkürzen möchten.
Detaillierte Agenda für diese 2-tägige Schulung
Tag 1
01 Kopplung mit Coupled-Field-Elementen
- Starke und schwache Kopplung im Ansys Mechanical
- Physikalische Äquivalente - Felder, Flüsse, Potentiale
- Multiphysikalische Elemente
- Workshop: Umsetzung der Kopplung in Ansys Analyse-Systemen
02 Kurzeinführung Ansys Workbench
- Bedienkonzept
- Blöcke und Analysetypen
- Nichtlineare Materialeigenschaften
- Arbeiten mit Parametern
- Workshop: Energiebilanz einer Stromschiene
03 Kopplung Thermo-Elektrik
- Bi-direktionale Kopplung
- Definition der Randbedingungen und Lasten
- Leitung von Strom und Wärme über nichtlineare Kontakte
- Workshop: Stromtragfähigkeit eines Ladesteckers
- Ausblick: Seebeck-, Peltier- und Thomson-Effekt
04 Kopplung Thermo-Elektrik-Mechanik
- Physikalischer Hintergrund
- Tri-direktionale Kopplung
- Definition der Randbedingungen und Lasten
- Workshop: Stromtragfähigkeit eines Ladesteckers unter Berücksichtigung mechanische Effekte
- Ausblick: andere Temperaturquellen (Plastic & Viscoelastic Heating, Piezokalorik)
Tag 2
05 Kopplung Elektro-Mechanik (Elektroelastik)
- Mechanische Kraftwirkung durch elektrische Felder
- Luftfreie Methode mit Transducer-Element und Alternativen
- Berücksichtigung von Streufeldern
- APDL-Auswertung von Kraft und elektrischer Kapazität
- Workshop: MEMS Comb Drive
06 Kopplung Thermo-Piezo-Elektrik
- Piezoelektrik für dynamische Systeme
- Berücksichtigung der Temperatureffekte
- Auswertung des Quality-Faktors
- Workshop Thermoelastische Dämpfung: MEMS Resonator
07 Feuchtediffusion
- Ausgleichsprozesse durch Konzentrationsunterschiede
- Konzentration als Freiheitsgrad und Diffusionsdaten als Materialbeschreibung
- „Aufquellen“ und zusätzliche Berücksichtigung der Mechanik
- Workshop: Chip Package
08 Kopplung Elektrik-Magnetik-Thermik und Ausblick auf weitere Themen
- Starke und schwache Kopplung in Abhängigkeit der Zeitskalen
- Elektromagnetische Elemente in Ansys Mechanical
- Magnetische Sättigung in Abhängigkeit der Temperatur
- Workshop: Induktive Erwärmung
- Ausblick Magnetostriktion
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