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

HyperWorksの起動

  1. Altair HyperWorksを起動します。
  2. New Sessionウィンドウで、HyperMeshを選択します。
  3. プロファイルは、OptiStructを選択します。
  4. Create New Sessionをクリックします。

モデルの読み込み

  1. メニューバーでFile > Import > HyperMesh Modelを選択します。
  2. ファイル保存場所に移動し、PCB.hmを選択します。
  3. Openをクリックします。

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モデリングウィンドウ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ブラウザで右クリックして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。

Material 2の定義

  1. Modelブラウザで右クリックして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。

Property 1の定義

  1. Modelブラウザで、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。

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。

コンポーネントへのプロパティの割り当て

  1. Modelブラウザで、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。

荷重と境界条件の適用

熱荷重の作成

  1. Propertyブラウザでproperty2を右クリックしてIsolateを選択します。
  2. Modelブラウザで、Create > Groupを選択します。
  3. Nameにgroup1と入力します。
  4. Card Imageに、CONDUCTIONを選択します。
  5. Secondary Entity IDsに、property2の要素を選択します。
  6. OKをクリックします。


    図 1.

熱流束の適用

  1. メニューバー からAnalyzeリボンを選択します。
  2. リボンでFluxツールを選択します。


    図 2.
  3. 表示されたパネルで、elements > by groupを選択します。
  4. group1チェックボックスを選択し、selectをクリックします。
  5. valueに10.0と入力します。
  6. relative sizeに100.0と入力します。
  7. createをクリックします。
  8. returnをクリックします。

Inlet節点セットの作成

  1. Modelブラウザで右クリックして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 3に示すように、節点131 から151を選択します。


    図 3.

Outlet節点セットの作成

  1. Modelブラウザで右クリックして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 4に示すように、節点191 から211を選択します。


    図 4.

温度境界条件の割り当て

  1. メニューバー 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 5.
  3. 表示されたパネルからnodes > by setをクリックし、inlet （節点131～151）を選択します。
  4. valueに0.0と入力します。
  5. relative sizeに100.0と入力します。
  6. load typesにSPCを選択します。
  7. createをクリックします。
  8. returnをクリックします。

流入圧力と流出圧力の作成

  1. Modelブラウザで右クリックして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。
  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。

サブケースの作成

  1. Modelブラウザで右クリックして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。

最適化のセットアップ

トポロジー設計空間の作成

  1. メニューバーからOptimizeリボンを選択します。
  2. リボンで、Topologyを選択します。


    図 6.
  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。
  8. Closeをクリックします。

応答の作成

  1. メニューバーからOptimizeリボンを選択します。
  2. リボンで、Responsesを選択します。


    図 7.
  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volumfracを選択します。
  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. メニューバーからOptimizeリボンを選択します。
  2. リボンで、Objectivesを選択します。


    図 8.
  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。

拘束の作成

  1. メニューバーからOptimizeリボンを選択します。
  2. リボンで、Constraintsを選択します。


    図 9.
  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。
  8. Closeをクリックします。

最適化の実行

  1. Analysisページから<uicontrol>optimization</uicontrol>をクリックします。
  2. save asをクリックします。
  3. Save Asダイアログで、OptiStructモデルファイルを書き出す場所を指定し、ファイル名としてPCBと入力します。
    OptiStruct入力ファイルには、拡張子 .femが推奨されます。
  4. Saveをクリックします。
    入力ファイル欄には、Save Asダイアログで指定されたファイル名と場所が表示されます。
  5. export optionsのトグルをallにセットします。
  6. run optionsのトグルをoptimizationにセットします。
  7. memory optionsのトグルはmemory defaultにセットします。
  8. <uicontrol>Run</uicontrol>をクリックして最適化を実行します。
    ジョブが完了すると、ウィンドウ内に次のようなメッセージが現れます：
    OPTIMIZATION HAS CONVERGED.
FEASIBLE DESIGN (ALL CONSTRAINTS SATISFIED).
    エラーがある場合、OptiStructはエラーメッセージも出します。エラーに関する詳細は、テキストエディタでファイル PCB.outを開いて確認することができます。このファイルは同じディレクトリ内に.femファイルとして書き出されます。

結果の表示

  1. Solverウィンドウで、Resultsを選択し、結果をHyperViewで開きます。
  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を選択します。
  4. Applyをクリックします。
    図 10.