Appendice D.
Codici sorgente delle simulazioni svolte, nel
capitolo 3, con il programma ANSYS.
In questa appendice sono riportate le righe di codice che, se inviate al programma ANSYS, permettono l’avvio della simulazione.
Per motivi di leggibilità del testo, le lunghezze sono rappresentate in µm, anziché in metri (così come tutte le grandezze che contengono, nella loro unità di misura MKS, i metri).
Tuttavia, è necessario fare una precisazione:
Sono state scalate, con il suddetto criterio, tutte le grandezze tranne gli Ohm e gli Ampère (la cui unità di misura contiene i metri); questo permette di leggere le tensioni in Volt e ricavare le resistenze in Ohm, senza alterare i risultati del progetto.
Ω×m; benché l’unità di misura contenga a sua volta i metri, si è scelto di non scalarla, per migliorare la leggibilità dei risultati:
Ω
Si riporta la simulazione della trave, dopo aver applicato una coppia di forze del valore di 5 µN. I commenti sono scritti in corsivo.
Si inizia specificando il nome del progetto: rect_5.
/filname,rect_5,1
/prep7
/output,out5,out
et,1,solid226,101 Si specifica che il solido ha proprietà
dof,ux,uy,uz,volt,curr piezoresistive e si specificano i gradi di libertà
block,0,0.6,0,4,0,26 Si crea la geometria e si divide il volume nei
blc4,0,0,0.6,4,1 due sottovolumi (blocco rigido e resistore)
vptn,1,2
p11=-102.2e-5 pii =πii. I coefficienti di piezoresistività si misurano in
p12=53.4e-5 -1 -1 1 -2 2 N µN ×10 m µm Pa− =⎡⎢ ⎤⎥ = ⎢⎡ ⎤⎥ ⎣ ⎦ ⎣ ⎦ 6 . Pertanto, il valore
p44=-13.6e-5 scalato si ottiene moltiplicando per 106
E1=146e3 Modulo di Young della trave, che si misura in Pa= µN2 ×106
µm
⎡ ⎤
⎢ ⎥
⎣ ⎦ NU=0.23 Coefficiente di Poisson
Segue l’attribuzione delle costanti elastiche e dei coefficienti di piezoresistività
mp,ex,1,G1 mp,ey,1,G1 mp,ez,1,G1 mp,PRXY,1,NU mp,PRYZ,1,NU mp,PRXZ,1,NU mp,RSVX,1,1e-5
mp,RSVZ,1,1e-5 tb,PZRS,1 tbdata,1,p11,p12,p12 tbdata,7,p12,p11,p12 tbdata,13,p12,p12,p11 tbdata,22,p44 tbdata,29,p44 tbdata,36,p44
Attribuzione delle costanti elastiche e dei coefficienti di piezoresistività al blocco rigido
a=1e6 Fattore di scala del modulo di Young del blocco rigido,
rispetto al blocco più morbido.
E2=a*E1 mp,ex,2,G2 mp,ey,2,G2 mp,ez,2,G2 mp,PRXY,2,NU mp,PRYZ,2,NU mp,PRXZ,2,NU mp,RSVX,2,1e-5 mp,RSVY,2,1e-5 mp,RSVZ,2,1e-5 tb,PZRS,2 tbdata,1,p11,p12,p12 tbdata,7,p12,p11,p12 tbdata,13,p12,p12,p11 tbdata,22,p44 tbdata,29,p44 tbdata,36,p44
Meshing
vsel,all
esize,0.2 Dimensione, in µm, di ogni singolo elemento di forma cubica vsel,s,volume,,4 vatt,1,,1 vsel,s,volume,,3 vatt,2,,1 vsel,all vmesh,all Coupling nsel,s,node,,1783,1823
nsel,a,node,,9533 Si selezionano i nodi di una faccia
nsel,a,node,,9783,9787 su cui si vuole fare il coupling
nsel,a,node,,10658,10837 cp,1,volt,all
nsel,s,loc,z,1 Si selezionano i nodi dell’altra faccia
cp,2,volt,all su cui si vuole fare il coupling
nsel,all
Si applicano le sollecitazioni meccaniche ed elettriche
asel,s,loc,z,26 da,all,ux,0
da,all,uy,0 Si blocca la faccia opposta al blocco rigido e
asel,all
da,8,volt,0 Si fissa un valore nullo di tensione sulle due facce
da,1,volt,0 opposte del blocco rigido
fk,7,amps,10e-3 Si applica una corrente del valore di 10 mA
fk,13,amps,-10e-3
fk,1,fx,-5 Si applica una coppia torcente, con forze uguali ed opposte
fk,4,fx,5 del valore di 5 µN
finish
Ambiente di programmazione: soluzione.
/solu
antype,static Analisi statica
solve finish
Ambiente di programmazione: postprocessore.
Esempio di visualizzazione della tensione lungo la trave (si faccia riferimento alla figura 3.10 del capitolo 3).
/post1
/format,,f,,10 plnsol,volt finish
