方法2：流入圧力と流出圧力を使用したPCB冷却チャンネル

Launch HyperWorks

  1. Launch Altair HyperWorks.
  2. In the New Session window, select HyperMesh from the list of tools.
  3. For Profile, select OptiStruct.
  4. Click Create Session.
    図 1. Create New Session


    This loads the user profile, including the appropriate template, menus, and functionalities of HyperMesh relevant for generating models for OptiStruct.

Import the Model

  1. On the menu bar, select File > Import > HyperMesh Model.
  2. Navigate to and select PCB.hm.
  3. Click Import.

モデルのセットアップ

Material 1の定義

注: 読み込み後モデルがmodeling window内に表示されない場合、F を押してウィンドウに合わせます。
  1. Model Browserで右クリックしてCreate > Materialを選択します。
  2. Curve editorウィンドウが表示されます。Newをクリックし、Name=にmaterial1と入力してproceedをクリックします。
  3. Card Imageに、ドロップダウンメニューからMAT1を選択します。
  4. 以下の材料特性を入力してください：
    1. Eに210000と入力します。
    2. NU（ポワソン比）に0.3と入力します。
    3. RHOに7.85e-09と入力します。
  5. MAT4のチェックボックスを選択、以下のプロパティを入力します：
    1. K（熱伝導率）には 44.0と入力します。
    2. CPに、460000000と入力します。
    3. RHOに7.8e-09と入力します。
  6. Closeをクリックします。
    図 2. 材料1の作成


Material 2の定義

  1. Model Browserで右クリックしてCreate > Materialを選択します。
  2. Curve editorウィンドウが表示されます。Newをクリックし、Name=にmaterial2と入力してproceedをクリックします。
  3. Card Imageに、ドロップダウンメニューからMAT1を選択します。
  4. 以下の材料特性を入力してください：
    1. Eに210000と入力します。
    2. NU（ポワソン比）に0.3と入力します。
    3. RHOに7.85e-09と入力します。
  5. MAT4のチェックボックスを選択、以下のプロパティを入力します：
    1. K（熱伝導率）には 44.0と入力します。
    2. CPに、460000000と入力します。
    3. RHOに7.8e-09と入力します。
  6. DARCYのチェックボックスを選択、以下の流体材料プロパティを入力します：
    1. KAPPAに、0.1と入力します。
    2. MUに1e-09と入力します。
    3. Kに0.598と入力します。
    4. CPに、4183000000と入力します。
    5. RHOに1e-09と入力します。
  7. Closeをクリックします。
    図 3. 材料2の作成


Property 1の定義

  1. Model Browserで、Propertiesをダブルクリックし、Propertyブラウザを開きます。
  2. ブラウザから、property1を選択します。
  3. Card Imageに、ドロップダウンメニューからPSHELLを選択します。
  4. 材料に、Unspecified > を選択してアドバンスト選択を開きます。
  5. ダイアログで、リストからmaterial2を選択します。
  6. OKをクリックします。
  7. T (thickness)に0.5と入力します。
  8. Closeをクリックします。
    図 4. Property 1の定義


Property 2の定義

  1. Propertyブラウザから、property2を選択します。
  2. Card Imageに、ドロップダウンメニューからPSHELLを選択します。
  3. 材料に、Unspecified > を選択してアドバンスト選択を開きます。
  4. ダイアログで、リストからmaterial1を選択します。
  5. OKをクリックします。
  6. T (thickness)に0.5と入力します。
  7. Closeをクリックします。
    図 5. Property 2の定義


コンポーネントへのプロパティの割り当て

  1. Model Browserで、Componentsをダブルクリックし、Componentブラウザを開きます。
  2. ブラウザから、auto3を選択します。
  3. Propertyに、Unspecified > を選択してアドバンスト選択を開きます。
  4. リストからproperty1を選択し、OKをクリックします。
    Materialにmaterial2が自動的に選択されます。material2が選択されていない場合は、アドバンスト選択を使って選択することができます。
    図 6. プロパティの割り当て


荷重と境界条件の適用

熱流束の適用

  1. menu bar からAnalyzeリボンを選択します。
  2. リボンで、 Heat Fluxを選択します。
    図 7. 熱流束の選択


  3. ELSETIDの場合は、Unspecified > CreateをクリックしてSURFセットを作成します。
    図 8. 熱流束荷重の作成


  4. property2の要素を選択します。
  5. Q0欄で10.0を入力します。
  6. OKとCloseをクリックします。

Inlet節点セットの作成

  1. Model Browserで右クリックしてCreate > Setを選択します。
  2. ｎameにinletと入力します。
  3. Card Imageに、ドロップダウンメニューからSET_GRIDを選択します。
  4. Entitiesに、図 9に示すように、節点131 から151を選択します。
    図 9. Inlet節点


    図 10. Inlet節点セットの作成


Outlet節点セットの作成

  1. Model Browserで右クリックしてCreate > Setを選択します。
  2. ｎameにoutletと入力します。
  3. Card Imageに、ドロップダウンメニューからSET_GRIDを選択します。
  4. Entitiesに、図 11に示すように、節点191 から211を選択します。
    図 11. Outlet節点


    図 12. Outlet節点セットの作成


温度境界条件の割り当て

  1. menu bar からAnalyzeリボンを選択します。
  2. リボンでTemp Loadsツールを選択します。
    図 13. 温度荷重ツールの選択


  3. ダイアログから、nodes > をクリックし、by setを選択します。
  4. inlet (節点 131から151) を選択します。
  5. load typesにSPCを選択します。
  6. valueに0.0と入力します。
  7. CreateとCloseをクリックします。

流入圧力と流出圧力の作成

  1. Model Browserで右クリックしてCreate > Loadを選択します。
  2. TypeにドロップダウンメニューからSPCPを選択します。
  3. GSETIDに、Unspecified > を選択してアドバンスト選択を開きます。
  4. ダイアログで、inletを選択します。
  5. Dに、0.1001と入力します。
    図 14. 流入圧力の作成


  6. 流出圧力用に2つ目の荷重を作成します。
    1. TypeにドロップダウンメニューからSPCPを選択します。
    2. GSETIDに、Unspecified > を選択してアドバンスト選択を開きます。
    3. ダイアログで、outletを選択します。
    4. Dに、0.1と入力します。
      図 15. 流出圧力の作成


サブケースの作成

  1. Model Browserで右クリックしてCreate > Load Stepを選択します。
  2. nameにCPU loadingと入力します。
  3. Analysis Typeに、ドロップダウンメニューからHeat Transfer (Steady State)を選択します。
  4. 以下の選択については、Unspecified > でアドバンスト選択を開きます。
    1. SPCにauto1を指定してください。
    2. LOADにauto1を指定してください。
    3. SPCPにauto1を指定してください。
    図 16. 荷重ステップの作成


Set Up the Optimization

トポロジー設計空間の作成

  1. menu barからOptimizeリボンを選択します。
  2. リボンで、Topologyを選択します。
    図 17. トポロジーの選択


  3. Nameにdesignvarと入力します。
  4. Property Typeに、ドロップダウンメニューからPSHELLを選択します。
  5. プロパティリストから、Unspecified > を選択してアドバンスト選択を開きます。
  6. ダイアログで、property1を選択します。
  7. Parametersの下のFor Mindimに、5.0を入力します。
    図 18. 寸法設計変数の作成


応答の作成

  1. menu barからOptimizeリボンを選択します。
  2. リボンで、Responsesを選択します。
    図 19. 応答の選択


  3. Nameに、VOLFRACと入力します。
  4. Response Typeに、ドロップダウンメニューからvolumefracを選択します。
    図 20. 最適化の応答の作成
  5. Closeをクリックします。
  6. 2つ目の応答を作成します。
    1. Nameに、tcompと入力します。
    2. Response Typeに、ドロップダウンメニューからthermal complianceを選択します。
  7. Closeをクリックします。

目的関数の作成

  1. menu barからOptimizeリボンを選択します。
  2. リボンで、Objectivesを選択します。
    図 21. 目的関数の選択


  3. Objective TypeにMinimizeを選択します。
  4. Response Idで、Unspecified > を選択してアドバンスト選択を開きます。
  5. ダイアログで、tcompを選択します。
  6. Loadstep Idで、アドバンスト選択を開き、CPU loadingを選択します。
    図 22. 目的関数の作成


制約の作成

  1. menu barからOptimizeリボンを選択します。
  2. リボンで、Constraintsを選択します。
    図 23. 制約の選択


  3. Nameにvolconstと入力します。
  4. Responseに、Unspecified > を選択してアドバンスト選択を開きます。
  5. ダイアログで、VOLFRACを選択します。
  6. Lower OptionsにドロップダウンメニューからLower Boundを選択します。
  7. Lower Boundテキストボックスに0.8と入力します。
    図 24. 最適化の制約の作成


  8. Closeをクリックします。

Submit the Job

Run OptiStruct.

  1. From the Analyze ribbon, click Run OptiStruct Solver.
    図 25. Select Run OptiStruct Solver


    A browser window opens.
  2. Select the directory where you want to write the OptiStruct model file.
  3. For File name, enter PCB.
    The .fem filename extension is the recommended extension for Bulk Data Format input decks.
  4. Click Save.
  5. Click Export.
  6. For run options, toggle .
  7. Click Run.
    If the job is successful, you should see new results files in the directory in which PCB.fem was run. The PCB.out file is a good place to look for error messages that could help debug the input deck if any errors are present.

結果の表示

  1. HyperViewで結果を開きます。
  2. HyperView、Contour を選択します。
  3. 最初のドロップダウンメニューで、Results TypeにElement Densities (v)を選択します。
  4. Applyをクリックします。
    図 26. 要素密度と節点温度のコンタープロット