Software: FEM - Tutorial - Elektrostatik - Z88 - Analyse-Modell

Komplettes Analyse-Modell

Nach der erfolgreichen Validierung des Z88Aurora-Modells für die Leiterzug-Kapazität anhand der Dimensionierungsgleichung und anhand des FEMM-Modells (ohne Luftraum), können wir den Aufwand für die Erstellung des kompletten Analyse-Modells betreiben:

Um den bisherigen Bearbeitungszustand nicht zu zerstören, arbeiten wir mit einer Kopie der letzten AutoCAD-Datei unter dem Namen FEM3_Leiter_mit_Luft.
Im AutoCAD-Modell müssen noch vier Superelemente ergänzt werden, um Leiterzug und Luftraum in gleicher Größe nachzubilden, wie dies im FEMM-Modell der Fall ist.
Die Leiterbahn wird nur mit drei Schichten finiter Elemente vernetzt. Für die Luft ist neben dem Leiterzug deshalb auch ein Superelement mit drei Schichten finiter Elemente vorzusehen. Aufgrund der geringen Dicke von 0,035 mm ist dies eine sehr kritische Stelle für die Vernetzung.
Darüber ist der Luftraum bis zu einer Gesamthöhe des Modells von 2,5 mm mit zwei weiteren Superelementen zu füllen.
Die folgende Skizze zeigt die gesamte Superstruktur mit ihren sechs Superelementen und einer wegen der Erkennbarkeit auf 1/3 reduzierten Netzdichte im Innern:

Hinweise:

Leider ist eine schrittweise Inbetriebnahme der einzelnen Superelemente wegen der erforderlichen durchgängigen Bearbeitung aller Element-Umrandungen im Layer Z88NET nicht praktikabel!
Die Einschränkung der durchgängigen Bearbeitung trifft für die anderen Layer nicht zu. Deshalb sollte man zumindest bei komplexeren Strukturen ein Superelement nach dem anderen jeweils vollständig definieren (mit Ausnahme der Linien auf Layer Z88NET):

Superelement für den Leiterzug (SE 3 10 1 9 E 9 E 3 E) → max. Knoten-Nr.=P 44:
- Das Zeichnen der erforderlichen Linien und Knoten-Punkte auf Layer 0 ist problemlos möglich.
- Die Beschriftung der zusätzlichen Knoten-Nummern auf dem Layer Z88KNR wird unübersichtlich:
  - Die Schriftgröße der Texte auf diesem Layer kann nach Rechteckwahl aller Texte (andere Layer ausblenden!) über die Eigenschaften (Kontext-Menü rechte Maustaste) z.B. auf 0.01 verkleinert werden.
  - Mit dieser kleineren Schriftgröße werden dann auch die neuen Knoten beschriftet:
Superelement der Luftschicht neben dem Leiter (SE 4 10 1 200 l 9 E 3 E) → max. Knoten-Nummer=P 51:
Superelement für Luft über Leiter (SE 5 10 1 9 E 9 E 60 l) → max. Knoten-Nr.=P 63:
Superelement für restlichen Luftraum (SE 6 10 1 200 l 9 E 60 l) → max. Knoten-Nummer=P 70: