Динамика исследования пьезоэлектричности трубки

Пьезоэлектрическая керамика - это тип кристаллического материала, который подвергается изменению формы, таким как сжатие или удлинение при подверженности механическому напряжению. По мере изменения формы различные заряды генерируются с обеих сторон кристалла. Наоборот, добавление другого напряжения вЛинейные пьезовые трубкиприведет к соответствующему механическому смещению или напряжению. Келварта-пизоэлектрическая керамическая трубка представляет собой полную цилиндрическую керамическую трубку с проводящим покрытием на внутренней цилиндрической поверхности и четырьмя проводящими слоями, которые равны в области, но изолированы друг от друга. Применение напряжения между проводящим слоем внутренней поверхности и проводящим слоем внешней поверхности может привести к тому, что керамическая труба создает форму движения, такую ​​как изгиб, удлинение или сферическая корона. Чтобы правильно использовать керамические трубки, должен быть проведен динамический анализ.

Динамический анализ керамических трубок при удлинении

Предполагая, что приложенное напряжение представляет собой нулевое напряжение, приложенное к трубке, четыре электрода за пределами трубки одновременно применяются с положительным напряжением в том же направлении. Тогда есть 1: 1 S12 · + D31 · E3, где £ - это напряжение, а числа от 1 до 6 представляют собой направления координат векторных векторных, которые представляют z, y, yz, z, xy, соответственно. SL2 представляет модуль эластичности, d. Указывает длину, а E - прочность на электрическом поле. Где B является коэффициентом вязкости; это смещение; J0 - керамическая плотность; А является керамической зоной поперечного сечения; SFI - это пьезоэлектрический коэффициент.

Анализ движения керамической трубки при изгибе анализируется по статическому анализу человеческой руки, и деформация анализируется геометрическим методом. В формуле L - длина керамической трубки; М - масса керамической трубки на единицу длины.

Имитальный анализ

Посредством вышеуказанного теоретического анализа в сочетании с механическими уравнениями удлинения и изгибаПьезоэлектрический цилиндр датчик, Программное обеспечение ANSYS использовалось в экспериментальных исследованиях. Модальный анализ и анализ временной динамики керамической трубки проводятся в анализе, принимая во внимание сетку и фактическую проводимость при создании модели конечных элементов. Цилиндрический цилиндр с четырьмя центами строится и связывается в целом, чтобы гарантировать, что адгезия между двумя цилиндрами не является проводящей, а передача и деформация силы соответствует реальной ситуации.

Конечная сетчатая сетка дивизии четверть пьезоэлектрической керамической трубки

Келварта-пизоэлектрическая керамическая трубка представляет собой типичное электромеханическое соединение. Следовательно, для подразделения подразделения сетки квартал-пизоэлектрической керамической трубки используется конечный тип элемента. Анализ связанного поля поддерживается в единицах Lens3, Solid5 и Solid98 программного обеспечения ANSYS, где Solid5 можно использовать для анализа пьезоэлектрических материалов. Модель Solid5 представляет собой трехмерную единицу, состоящую из восьми узлов, образующих гексаэдрическую структуру, максимум шесть градусов свободы на узел. Для анализа пьезоэлектрических материалов используются только три степени свободы и одна степень свободы напряжения. Конечная пьезоэлементная диаграмма пьезоэлектрической керамической трубки, деленная на систему машинного электрического соединения Solid5. Степень свободы Solid5 установлена ​​на четыре, которые представляют собой смещения UX, UZ и степень напряжения свободы в направлениях X, Y и Z соответственно.

Модальный анализ четверть пьезоэлектрических керамических трубок

Модальный анализ является основой динамического переходного анализа, который может определять характеристики вибрации пьезоэлектрической керамической трубки квартала, а именно естественная частота и форма моды структуры, обеспечивая теоретическую основу для проектирования схемы привода. Модальный анализ пьезокерамической трубки сначала определяет граничные условия с симметричной структурой. В соответствии с фактической ситуацией в процессе применения, ограничение нулевого смещения применяется к нижней конечной поверхности электрода. В то же время определяются потенциальные граничные условия пьезоэлектрической керамики, а верхние и нижние электроды соседних двух пьезоэлектрических керамических листов связаны узлом, а также определяются как электрическое отключение. Модальный анализ структуры системы затем выполняется с использованием модального полного решателя, предоставленного ANSYS.

Переходный анализ четверть пьезоэлектрических керамических трубок

Анализ временной динамики был проведен для наблюдения за динамическим откликом керамической трубки, когда она подвергается любой изменяющей во времени нагрузке. В анализе ANSYS напряжение пилообразной нанесение на четверть пьезоэлектрической керамической трубки для получения изгибающей вибрации пьезой керамической трубки. В процессе анализа, из -за корреляции между нагрузкой и временем, инерционная сила и демпфирование являются двумя важными аспектами, которые следует учитывать. Матрица демпфирования получается с помощью постоянной демпфирования Raylwigh A, умножается на массовую матрицу и матрицу жесткости соответственно. Электромеханическая связь в модели конечных пьезоэлементов керамической трубки представляет собой нелинейную единицу, которая приводит к трудностям в растворе переходного динамического анализа. Следовательно, метод интегрального времени используется для решения динамических дифференциальных уравнений в дискретных моментах времени. Приращение времени называется шагом времени интеграции (его), а размер шага непосредственно влияет на точность решения для анализа переходного процесса. Размер шага является важным параметром в анализе. Чем меньше временной шаг, тем выше точность. Тем не менее, слишком маленький шаг интеграции времени будет тратить вычислительные ресурсы и может даже привести к завершению численного анализа. Если размер шага слишком велик, будет вызвана ошибка расчета модального отклика четверти пьезоэлектрической керамической трубки. Следовательно, в соответствии с фактической ситуацией, форма волны, используемая в этом эксперименте, представляет собой напряжение волны пилообразной волны, и это напряжение не кажется серьезным искажением формы волны.

В то же время, в сочетании с результатами модального анализа, при выборе шага времени интеграции основным фактором является решение частоты отклика, шаг времени должен быть достаточно малым, чтобы решить реакцию движения структуры. Согласно теореме отбора проб, оптимальным временным шагом является TS≤1/20F (заводская-это естественная частота четверти-пизоэлектрической керамической трубки, естественная частота получается из спецификации параметров продукта и TS≤1/(10 × 2 242) получено. ITS принимается как 1,22 с, поэтому этап времени интеграции временного анализа четверти пьезоэлектрической керамической трубки выполняется как 1 с. В итоге при анализе пьезоэлектрических вибраторов из -за множества нелинейных факторов. Такие как большая деформация, нелинейность материала и контакт, полная системная матрица используется для расчета переходного динамического отклика, то есть без какой -либо формы упрощения матрицы. Это сведет к минимуму эффекты нелинейности. Анализ и решение переходной динамики являются решением. Выполняется на четверть пьезоэлектрической керамической трубной механизм. Результаты анализа заключаются в следующем. Когда напряжение пилообразной пилотушки, применяемое к четверти пьезоэлектрической керамической трубки, составляет 100 Гц, а амплитуда - 150 V, была получена кривая смещения в направлении пьезокерамической трубки, показанной как функция времени. Когда применяется шаг -сигнал с амплитудой напряжения 270 В, верхний конец пьезокерамической трубки смещается в направлении y.

ЧетвертьМатериал PZT пьезоэлектрическая трубкабудет генерировать различные амплитудные напряжения под действием напряжения пилообразной. Стресс анализируется, и результат может дать определенное руководство по установке пьезоэлектрической керамической трубки и может предсказать положение, где происходит усталость. Он показывает глобальное напряжение тела вибратора во время переходного анализа и показывает максимальное локальное напряжение. Анкет Чем темнее цвет, тем больше стресс. Можно видеть, что верхняя часть керамической трубки - это зона концентрации напряжений, где, скорее всего, возникают усталость и перелома, что обеспечит теоретическое руководство для установки и применения нагрузок.