ansys平板電容器仿真的案例
AnsysWB直流母線電容DC Link電-熱耦合仿真 ￥30
DC-Link 薄膜電容是電動汽車電驅系統中的一個重要組成部分，在反復充放電的過程中會導致電容發熱，影響其使用壽命。
本文基于ANSYS 仿真軟件對某型號DC-Link 薄膜電容器進行溫度場分析，結果表明，在
高溫環境中，電容器芯子中心處為溫度最高點，而配備散熱器后，最高溫度點轉移至遠離散熱器的外殼處，散熱器能顯著降低芯子溫度。
1.基于某款實際電容產品簡化的3D模型
2.環境溫度85℃、帶TIM散熱膠及鋁合金散熱冷板
3.考慮直流輸入電流及紋波電流，芯包損耗發熱的電-熱耦合工況
4.電流、發熱量等數據為假設值，實際仿真以真實數據為準
5.模型可以為真實的DC Link熱仿真工作提供極具價值的參考。
展開 基于COMSOL軟件電容器數值仿真 ￥800
<p>電容器是儲存電量和電能(電勢能)的元件。一個導體被另一個導體所包圍，或者由一個導體發出的電場線全部終止在另一個導體的導體系，稱為電容器。用字母C表示。定義1：電容器，顧名思義，是‘裝電的容器’，是一種容納電荷的器件。英文名稱：capacitor。電容器是電子設備中大量使用的電子元件之一，廣泛應用于電路中的隔直通交，耦合，旁路，濾波，調諧回路， 能量轉換，控制等方面。定義2：電容器，任何兩個彼此絕緣且相隔很近的導體(包括導線)間都構成一個電容器。</p><p>本案例基于COMSOL軟件的固體力學模塊、電學模塊以及流體模塊仿真了電容器內PDMS材料結構的位移和變形以及電容器的電勢的分布變化，幾何模型如圖1所示。仿真結果如圖2所示。
展開 干貨 | 基于ANSYS Q3D電容觸摸屏仿真分析介紹
電容式觸摸屏技術是利用人體的電流感應進行工作的。電容式觸摸屏是一塊四層復合玻璃屏，玻璃屏的內表面和夾層各涂有一層ITO（氧化銦錫），最外層是一薄層矽土玻璃保護層，夾層ITO涂層作為工作面，四個角上引出四個電極，內層ITO為屏蔽層以保證良好的工作環境。
電容屏在原理上把人體當作一個電容器元件的一個電極使用，當有導體靠近與夾層ITO工作面之間耦合出足夠量容值的電容時，流走的電流就足夠引起電容屏的誤動作。廣泛應用于智能手機、平板電腦等智能終端產品中。本文主要介紹如何使用ANSYS Q3D仿真電容式觸摸屏。
1.創建模型
可以使用ANSYS自身的建模功能建立電容屏模型，也可以導入第三方繪圖軟件繪制好的模型。在Q3D中創建好的觸摸屏和手指的三維模型如圖1所示，其橫截面如圖2所示。
圖1 電容觸摸屏仿真模型 圖2電容觸摸屏仿真模型橫截面
2.設置Nets
設置好的Nets如圖3和圖4所示。
展開 基于ANSYS APDL的有裂紋平板問題的斷裂力學仿真（PLANE183）
本篇給出一個最經典的例子，就是一塊平板上有一個裂紋，在平板上施加拉力，考慮在該力作用下平板強度的問題。
【問題描述】
一長平板在中間有一水平裂紋，現在板的上下邊沿施加均布拉力如下圖，要求該裂紋的應力強度因子。
其中材料參數，圖中個尺寸的大小以及分布力系的大小如下表。
【問題分析】
1. 該例子來源于ANSYS 15.0 APDL幫助中的一個例子VM256CINT Command>，幫助中對該例子依次使用PLANE183，SOLID185，SOLID186進行建模，并考察應力強度因子。本文只使用了其中的PLANE183建模部分，并對其中命令的順序進行了部分整理，并刪除了部分筆者以為不必要的程序。
2. 對于2-D裂紋，使用ANSYS所推薦的PLANE183單元。
3. 因為是一個對稱問題，只取四分之一建模，并把裂紋尖端點作為坐標原點。
4. 幾何建模時對于裂紋用直線表示，而由于裂紋尖端存在著很高的應力梯度，需要對此處仔細劃分網格。這里用KSCON指明裂紋尖端，并說明如何在其周圍劃分網格。
5. 設置對稱邊界條件，并用CINT定義計算裂紋的相關參數。
6. 后處理中提取出應力強度因子。
7. 本文使用命令流的方式進行求解。
【求解過程】
1. 建模
1.1 創建單元類型
在命令窗口中輸入
/PREP7
ET,1,PLANE183,,,2
上述命令確定用PLANE183來建模平面應變問題。PLANE183是ANSYS推薦的建模帶裂紋的平面問題的單元。而對于3D中的裂紋建模，ANSYS所推薦的是SOLID186單元。
1.2 輸入材料屬性
在命令窗口中輸入
MP,EX,1,30E6
MP,NUXY,1,0.3
上述命令定義了材料的彈性模量和泊松比。
展開 
CREO ANSYS Simulation 旋流分離器的穩態仿真和瞬態仿真的區別
旋流分離器，普遍使用在各行業各領域。對于流體在旋流分離器內的仿真工作，要根據實體工件設計目的而分別對待，制定不同的仿真模式。
如上圖，如果仿真目的是研究內部流體所表現出來的速度、壓力。仿真模塊選擇“流動”即可。如果還要涉及湍能，物理模塊要增加“湍流”。使用穩態較合適，穩態模式主要研究流體達到穩定的“常態”之后所表現出來的物理特性。不考慮流體達到穩定之前的過程，即與時間無關。如上圖，旋流分離器內的流體是穩定的流動狀態，無論何時，狀態一致。
如果仿真目的除了上述速度、壓力、湍能，還要考慮隨流體一同流動的“顆粒”，仿真模塊另外還要增加“粒子”，顆粒有多少種，粒子模塊就要增加多少個（注意，此粒子有具體質量（密度&體積），與“流線”中無質量的“粒子”有本質的區別）。穩態的仿真模式就不能勝任了，粒子（顆粒）在隨流體“流動”過程中，粒子或沉積或隨波逐流而去，粒子和流體域隨時產生變化（注意，“隨時”兩個字），時間延長則沉積越多，可供流體占用的空間越少，直到顆粒塞滿全部腔體。流體永遠達不到常態的穩定。所以仿真模式必須使用瞬態。瞬態仿真是建立在時間節點上的仿真，其仿真結果第一要素是時間。
瞬態仿真結果，假設，自0開始，第0.1秒結果、第0.2秒結果，第0.3秒結果... ..第1秒......第3秒，共計30個結果連續在一起，形成時間連續的動畫，如上圖，就是30個粒子瞬態仿真結果。
那么，請問，如果我想獲得一個表達3秒種的，相對質量高的動畫，應該如何調整瞬態仿真呢？
播放時長=仿真時長，幀頻=24幀。格式MP4或者GIF。有興趣的朋友可以一試，本文附件為模型文件。
剛才出去吃飯，五個籠包飽了。想起一件事，一個朋友說，能否在穩態下仿真粒子的運動呢？手拿第六個籠包糾結了。五個籠包填飲肚皮，是我飯量的穩定狀態。
展開 【Ansys線上直播回看】Ansys SPEOS光學傳感器成像仿真解析
『點擊觀看直播回放』
光學傳感器包括Lidar、Radar、可見光和紅外Camera，這些光學傳感器在先進的高級駕駛輔助系統(ADAS)中發揮著關鍵作用，對推動自動駕駛車輛穩健和安全地走向完全自主至關重要，同時設計工程師需要確保光學傳感器能在各種外界環境中工作，光學仿真能夠使設計師快速準確地測試、驗證和重復他們的光學設計。Zemax和Ansys正在進行一項新的戰略合作，以優化光學傳感器的測試和驗證，并通過Ansys SPEOS系統導入器將光學傳感器集成到自動駕駛和ADAS中。光學工程師現在可以更快、更準確地驗證他們的設計，優化光學傳感器在黑暗或危險環境條件下的有效性，并盡量縮短上市時間。
此次網絡直播吸引了眾多觀眾在線觀看，在會后我們也陸續收到在線觀眾以及其他用戶前來詢問，在此附上本場網絡直播錄播內容，供大家回看學習。
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立即提交作品參加Ansys“仿真的藝術”圖片作品大賽
為紀念公司成立50周年，Ansys于近期推出全新“仿真的藝術”圖片作品大賽，讓您有機會充分發揮自身超強的建模能力，開展巧奪天工的設計，并展示您精彩的作品。歡迎提交采用Ansys仿真解決方案制作的設計作品，可選擇的參賽仿真設計主題有16類，涵蓋主要物理領域和新興技術。
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展開 基于ANSYS的水冷電機控制器散熱仿真分析
摘 要：
電機控制器中的主要散熱器件有電容和IGBT等,其散熱性能直接關系到電機的輸出。以控制器中的8個電容及3個IGBT為主要熱源,采用有限元分析的穩態熱模塊及流體模塊,分別對其進行溫度仿真分析,分析對比在使用水冷散熱前后主要發熱器件的散熱狀態,得出水冷散熱的仿真效果比常態下的溫度降低約27℃,為實際產品的設計生產提供支撐。
關鍵詞：控制器;水冷;熱仿真;
0 引言
隨著電子產品小型化的發展，控制器的尺寸隨著元器件的小型化逐漸減小，但元器件的熱功率密度越來越大，其運行時會產生大量的熱，為此研究主要元器件在狹窄結構空間的散熱，保證其不超過耐熱極限[1,2]。水的比熱容是空氣的4倍，選用水冷板對其進行散熱處理，可以提高散熱效率[3,4]。以5.5 k W控制器為例，對其主要發熱器件電容及IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，絕緣柵極型晶體管）進行熱仿真分析。
1 控制器的前處理
1.1 控制器結構降階處理
對5.5 k W控制器進行3D建模，顯示控制器有1215個部件，控制器模型如圖1所示。若全部仿真會使模擬計算量和時間增加，一般需要進行模型降階處理[5]。
圖1 控制器模型
保留控制器的主要發熱器件為8個電容及3個IGBT，保留殼體及水冷板。將殼體外部的航空插頭、發熱不嚴重的電路板及控制器外殼的螺紋孔全部填補完整。將水冷板的殼體與水道使用布爾減的方法進行分離，防止后期網格劃分時，將殼體和水道劃為整體，導致網格劃分不合適，計算失敗。模型降階情況如圖2所示。
1.2 控制器網格設置
網格劃分的好壞直接關系到計算的結果和計算時間的長短，所以在進行網格劃分的時候，優先選擇曲面狀的物體進行網格劃分，這樣在網格劃分的時候就可以保證曲面的完整性。
展開 AnsysWB-功率電感器電磁仿真 ￥10
功率電感器是許多低頻功率應用的核心部分，例如，它們用于開關電源和 DC-DC 轉換
器。電感器與特定頻率下工作的大功率半導體開關結合使用，可提高或降低輸出電壓。
相對較低的電壓和較高的功耗對電源的設計提出了很高的要求，尤其是對電感器的要
求很高，設計電感器時必須考慮開關頻率、額定電流和高溫環境。
功率電感器通常有一個磁芯來增加它的電感值，從而在保持小尺寸的同時降低了對高
頻的要求，磁芯還減少了對其他設備的電磁干擾。只有粗略的解析公式或經驗公式可
用于計算阻抗，因此設計階段需要借助計算機仿真或測量。
展開 Ansys Speos | 智能手環心率傳感器仿真
在本例中，我們將使用Ansys Speos和Ansys Motion模擬具有動態運動的智能帶光學心率傳感器。通過Ansys Motion模擬智能手環的位移和人體手腕組織的變形，然后將位移和變形數據導入Speos，最后在Ansys Speos中，用模擬智能手環位移和人體組織變形對智能手環心率傳感器采集的光信號的影響。
概述
首先了解仿真流程和關鍵結果，整個流程會分為兩個部分，Motion計算位移和手部變形，Speos計算不同位置和變形前后接收能量。仿真案例請在官網原文下載。
第一步，機械運動中的智能手環動態運動模擬(本文不涉及)
首先，本案例中只分析智能帶移動對光信號的影響。詳細的模擬內部運動將不包括在這個例子中。Ansys Motion是基于柔性多體動力學的先進工程解決方案。它可以在單個求解器內快速準確地分析剛體和柔體。在運動中，模擬了一個人類手臂擺動的場景。在手臂運動的過程中，智能手環會隨之滑動，智能手環與人類手腕之間的相對位移將被輸出到Speos。
第二步，在Speos中建立組織模型并進行模擬
在Speos中使用光學參數構建手腕結構。根據以下文章Ansys Zemax | 如何建模人體皮膚以及光學心率探測器進行建模中描述的模型對組織進行建模，考慮了組織的折射、吸收和散射特性。
第三步，Speos批處理仿真與workbench
從Motion中導出智能手環與人手腕的相對位移。智能手環在X、Y、Z方向上隨時間變化的位移分別保存在三個*. csv表中。利用Workbench建立了 DOE的設計。變量是智能腕帶的位移，輸出是智能腕帶傳感器接收到的輻照度，分析智能帶移動對接收光信號的影響。
展開 Ansys Lumerical | 納米線柵偏振器仿真應用
說明
由亞波長金屬光柵（納米線柵偏振器）組成的高對比度偏振控制器件正在取代體光學元件。納米線柵偏振器提供了較好的消光比對比度、最小的吸收以解決高亮度照明，以及緊湊的形狀以便于大規模制造和集成在小型光學器件中。然而，納米線柵偏振器的設計具有一定挑戰性，特別是考慮到制造缺陷。在本應用示例中，展示了如何使用FDTD在保持高透射率的同時，在任意角度上最大化納米線柵偏振器的對比度。
綜述
本例將計算由具有線寬W和厚度H的鋁納米線柵的玻璃襯底（n=1.4）制成的納米線柵偏振器的對比度。光源照射光柵偏振器上表面，即當電場與光柵線相切時偏振器應阻擋S偏振光，如上圖所示。
分析1：對比度 VS 光柵常數
本分析將計算厚度H=140nm的50%占空比光柵和正入射光的對比度與間距的關系，光柵常數將在40nm和240nm之間變化（對應于W＝20nm到W＝120nm的線寬變化），將繪制3個不同波長（λ=450nm、λ=550nm和λ=650nm）的結果。通過對具有幾個不同周期的光柵的透射對比度進行仿真，獲得的結果與參考文獻[1]獲得的結果一致。
圖1
同時，可以將Movie Monitor添加到仿真中以查看時域場，為了使視頻更容易理解，增加仿真范圍的大小以包括器件多個周期，在本例中仿真了器件的5個周期。
展開 Ansys Lumerical | 對鐵電波導調制器進行仿真應用
說明
在本例中，我們仿真了使用BaTiO2的鐵電波導調制器，BaTiO2是一種折射率因外加電場而發生變化的材料。該器件的結構基于文獻[1]。我們模擬并分析了給定工作頻率下波導調制器的有效折射率與電壓的關系。
背景
鐵電波導由硅層和玻璃襯底上的BiTiO3（也稱為BTO）層組成。BiTiO3晶體的取向為晶體的[011]方向平行于光傳播方向（y方向），[001]方向沿著z方向。BiTiO3層的頂部的非晶硅可以形成脊波導結構，可以限制橫向（x方向）的光分布。金電極觸點被放置在離非晶硅脊波導兩側1μm遠的地方。
在本案例中，我們首先使用CHARGE求解器模擬不同偏置電壓下，波導橫截面上的電場分布。然后，我們根據對應的電場分布變化來計算BiTiO3材料折射率的變化，并模擬分析出不同偏置電壓下波導的有效折射率。
步驟一：用CHARGE模擬電場分布
在建立好模型后，我們將陰極觸點設置為定值0 V，陽極觸點設置為掃描模式，掃描范圍為1-5 V，掃描點間隔為0.5 V。
設置完成后，運行仿真程序將自動進行模式，掃描結果將由電場監視器記錄并將數據保存在WG_Efield.mat文件中。
步驟二：使用MODE分析有效折射率
為了計算不同電壓下鐵電波導的有效折射率，我們需要使用MODE模塊中的FDE求解器。FDE求解器可以分析出各類波導橫截面上的導模和導模對應的各類光學參數，因此在本步驟中，我們可以使用FDE求解器分析出鐵電波導橫截面有效折射率與偏置電壓的關系圖。首先，我們將上一步中得到的包含不同偏置電壓下電場分布的WG_Efield.mat文件，通過預留的接口導入到FDE求解器中，如下圖所示。
展開 
Ansys Lumerical | 單行載流子光電探測器仿真方法
為了提取阻抗，二極管的導納函數可以通過以下公式求得：
將光電探測器的觸點反向偏置，偏置電壓（dc）從0掃描到5V，并在5V時進行小信號分析。對于0.001V的小信號交流電壓，在1GHz至100GHz的頻率范圍內進行小信號分析。仿真運行完，可以將觸點處的小信號交流電與頻率的函數關系圖。下圖（左）顯示了陽極觸點處小信號電流的大小。由于光電探測器的導納隨頻率線性增加，電流與頻率的關系曲線是一條直線。我們還可以計算光電探測器的導納，從而計算作為頻率函數的電容值（圖右）。
根據該響應，在整個頻率范圍內，收集層電容為0.14fF/μm2。RC帶寬分析中應包括附加寄生電容。
假設導電襯底，p+吸收層和襯底之間存在寄生電容（由非有意摻雜的硅波導層和掩埋氧化物絕緣構成）。假設二氧化硅層厚2μm和硅層厚0.7μm，計算得平板電容為 Csub=0.013fF/μm2。注意，吸收層也用于接觸器件（陽極），其表面積約為光電探測器的兩倍。此外，金屬陽極和陰極接觸的靜態場分析（不包括集中在光電探測器中的場）給出了Cc=0.07fF/μm的小接觸電容（注意長度單位）。則總電容為：
因此對于50μm x 10μm光電探測器，其值約為80fF。
為了分析RC帶寬，使用了包括負載電阻和接觸電阻的電阻模型，其值來自文獻[2]
其中RL=50Ω，ρc=10kΩ.μm2。
還可以使用瞬態模擬來評估帶寬的傳輸時間限制。為了分析渡越時間響應，通過控制打開和關閉光源（生成速率）的時間以生成光脈沖。快門的設置可以在“CHARGE”求解器的“瞬態”選項卡下找到。
三個電流密度監測器，間隔0.25um，用于監測UTC收集層中的電流。
展開 Ansys Lumerical | 光纖布拉格光柵溫度傳感器的仿真模擬
步驟3：INTERCONNECT-光子電路模擬
使用光學時間調制 S 參數元件將與溫度相關的S參數導入 INTERCONNECT，用于模擬 FBG 溫度傳感器。我們掃描溫度并測量傳感器在不同溫度下的反射光譜。當需要附加 PIC 元件對 FBG 的整體性能的影響時，該電路模型仿真是有用的。
FBG 溫度的電路模擬需要三個要素：
1、光網絡分析儀（ONA），既可作為光源又可作為檢測器。
2、代表 FBG 溫度傳感器的光學時變 S 參數元件。
3、用作溫度控制器并連接到 FBG 溫度傳感器元件的直流電源。
下圖為電路仿真的原理圖設計。按下運行按鈕，模擬將計算溫度傳感器在25°C室溫下的反射光譜。右圖顯示了反射率光譜，右鍵單擊 ONA，然后顯示結果即可獲得反射率光譜。
接下來，在優化和掃描選項卡中運行“Gain_vs_Temperature”掃描，以計算一系列溫度的反射光譜。使用掃描參數生成可編輯溫度系列的反射光譜。
下圖顯示了25℃至1000℃溫度范圍內的光譜。根據文獻顯示，在100℃至500℃的溫度范圍內，布拉格波長偏移為4nm。我們的模擬結果顯示，在相同的溫度范圍內，4.5nm的數值相似。
參考文獻：
1.Damien Kinet, Patrice Mégret, Keith W.
展開 Ansys Lumerical | 行波 Mach-Zehnder 調制器仿真分析
運用模塊內完善的半導體材料以及物理模型設定建模后，用穩態設定多個偏壓條件(-0.5~4V,0.5V步長)進行仿真，并于光路調變范圍設定設置電荷監視器“monitor_charge”以將電荷密度保存在 tw_modulator_charge.mat 中，稍后將其導入 MODE 求解器。
通過在物件樹中選擇 CHARGE，在結果視圖窗口中右鍵單擊所需結果（電荷）并在對數刻度上對其進行可視化，可以顯示電荷密度，如下圖。
步驟2：平板電阻與PN結電容
此步驟中將再次使用Lumerical 的Multiphysics CHARGE模塊。
案例中，借助腳本抓取仿真結果,并使用最終差分法計算 pn 結的直流電容。平板電阻是傳輸線與PN結連接在一起的均勻面形半導體區域所產生。PN結在反向偏壓情況下電阻無窮大，可推估其電容與頻率相關性不高，以只用一個直流電容來表示。下圖顯示了直流電容，并將其與交流電容進行了比較。圖中顯示 直流電容是準確的，并且類似于在反向偏置中預期的交流電容。第三張圖是串聯 RC 電路的史密斯圓圖。
穩態直流仿真的腳本還將電壓與電容關系保存于 tw_modulator_dc_C.mat 中，而小信號仿真也搭配腳本由阻抗推導電阻和電容；R 和 C 分別對應阻抗的實部和虛部。R 值將保存到tw_modulator_Rslab_tot.dat 中，稍后用于 MODE 和 INTERCONNECT 模擬。
步驟3：光學波導特性
接下來使用Lumerical 的MODE FDE模塊來計算摻雜硅材料波導的光學特性。
展開 Ansys Lumerical | 針對多模干涉耦合器的仿真設計與優化
說明
本示例演示通過1×2端口多模干涉(MMI)耦合器計算寬帶傳輸和光損耗，并使用S參數在 INTERCONNECT 中創建 MMI 的緊湊模型。(聯系我們獲取文章附件)
綜述
低損耗光耦合器和光分路器是基于 Mach-Zehnder 的光調制器的基本組件，是集成電路的關鍵組成部分。通過在輸入和輸出波導處使用 taper 以確保輸入和輸出波導的模式與干涉區域之間的良好匹配，可以將損耗降至最低。EME 求解器非常適合表征這些器件，本例中的器件針對TE模式進行了優化，但該方法可以擴展到任何設計和極化。
運行和結果
第1步：優化 MMI 幾何結構
使用EME運行一系列參數掃描以優化 MMI 性能。
· 模式收斂掃描
確保每個單元格中的模式數量足以給出準確的結果，模式收斂掃描是確保仿真結果可靠的重要部分，應作為 EME 仿真文件初始設置的一部分來完成。下圖顯示輸出端口的傳輸結果收斂于約15種模式，稍大的值用于確保模式數量足以滿足本示例中使用的其他掃描（如波長、纖芯長度和錐形寬度）。右圖為從 field_profile 監視器獲得的電場強度。
· 波長掃描
EME 是一種單頻求解器，參數掃描是獲得寬頻結果所必需的。將波長掃描設置為1.5~1.6 μm，具有100個波長點，按波長掃描。波長掃描選項卡返回S矩陣，然后可以根據S矩陣的S21元素計算從端口1通過端口2的基本TE模式傳輸。下圖顯示了使用EME分析窗口中的波長掃描功能獲得的1.1 μm taper 寬度的 MMI 傳輸與波長的函數關系 。
· 纖芯長度掃描
確定纖芯的最佳長度。涉及改變區域長度的掃描非常適合EME求解器，因為幾乎可以立即獲得結果，下圖顯示了作為纖芯長度函數的傳輸。
展開 