Dynamika Výzkum Piezoelektrické Trubice

Piezoelektrická keramika je druh krystalového materiálu, který podléhá změně tvaru, jako je stlačení nebo prodloužení, když je vystaven mechanickému namáhání. Při změně tvaru se na obou stranách krystalu generují různé náboje. Naopak přidáním jiného napětí napříč lineární piezoelektrické trubice budou mít za následek odpovídající mechanické posunutí nebo napětí. Čtvrtpiezoelektrická keramická trubice je dutá válcová keramická trubice s vodivým povlakem na vnitřním válcovém povrchu a čtyřmi vodivými vrstvami, které mají stejnou plochu, ale jsou od sebe izolované. Aplikace napětí mezi vodivou vrstvou vnitřního povrchu a vodivou vrstvou vnějšího povrchu může způsobit, že keramická trubice vytvoří určitý pohyb, jako je ohyb, prodloužení nebo kulový vrchol. Aby bylo možné správně používat keramické trubky, musí být provedena dynamická analýza.

Dynamická analýza keramických trubek v prodloužení

Za předpokladu, že aplikované napětí je nulové napětí aplikované na trubici, jsou čtyři elektrody vně trubice současně aplikovány kladným napětím ve stejném směru. Pak je tu £1:1 S12· + d31·E3, kde £ je deformace a čísla 1 až 6 představují směry souřadnicových vektorů, které reprezentují z, Y, yz, z, xy. Sl2 představuje modul pružnosti, d. Označuje délku a E je síla elektrického pole. kde b je viskozitní koeficient; je posunutí; J0 je keramická hustota; A je plocha průřezu keramické trubky; sfi je piezoelektrický koeficient.

Analýza pohybu keramické trubky při ohybu je analyzována ze statické analýzy lidské ruky a deformace je analyzována geometrickou metodou. Ve vzorci je l délka keramické trubky; M je hmotnost keramické trubky na jednotku délky.

Simulační analýza

Prostřednictvím výše uvedené teoretické analýzy v kombinaci s mechanickými rovnicemi prodloužení a ohybu piezoelektrický válcový měnič , software ANSYS. V experimentálním výzkumu byl použit V analýze se provádí modální analýza a analýza přechodové dynamiky keramické trubice s přihlédnutím k síti a skutečnému vedení při sestavování modelu konečných prvků. Čtyřcentový válcový válec je postaven a spojen dohromady jako celek, aby bylo zajištěno, že adheze mezi dvěma válci není vodivá, ale přenos síly a deformace odpovídají skutečné situaci.

Síťové dělení čtvrt piezoelektrické keramické trubice

Čtvrtpiezoelektrická keramická trubice je typické elektromechanické spojovací zařízení. Proto musí být pro jednotku mřížkového dělení čtvrt piezoelektrické keramické trubice použit typ konečných prvků, který podporuje analýzu spřaženého pole. Analýza spřaženého pole je podporována v jednotkách lens3, solid5 a solid98 softwaru ANSYS, kde lze solid5 použít k analýze piezoelektrických materiálů. Model solid5 je trojrozměrná jednotka skládající se z osmi uzlů tvořících hexaedrickou strukturu s maximálně šesti stupni volnosti na uzel. Pro analýzu piezoelektrických materiálů se používají pouze tři posuvné stupně volnosti a jeden napěťový stupeň volnosti. Je zobrazeno schéma konečných piezoelektrických prvků piezoelektrické keramické trubice rozdělené strojně-elektrickou spojovací jednotkou solid5. Tyto jednotky zahrnují 2 160 jednotek sol-id5 a 6 020 jednotek solid95. Stupeň volnosti tělesa5 je nastaven na čtyři, což jsou posuny UX, UZ a napěťový stupeň volnosti VOLT ve směrech X, y a Z.

Modální analýza čtvrt piezoelektrických keramických trubic

Modální analýza je základem dynamické analýzy přechodových jevů, která může určit vibrační charakteristiky čtvrt piezoelektrické keramické trubice, konkrétně vlastní frekvenci a tvar tvaru struktury, což poskytuje teoretický základ pro návrh budícího obvodu. Modální analýza piezokeramické trubice nejprve definuje okrajové podmínky se symetrickou strukturou. Podle aktuální situace v procesu aplikace je na spodní koncový povrch elektrody aplikováno omezení nulového posunutí. Současně jsou definovány potenciálové okrajové podmínky piezoelektrické keramiky a horní a spodní elektrody sousedních dvou piezoelektrických keramických desek jsou spojeny uzlem a jsou také definovány jako elektrické rozpojení. Modální analýza struktury systému je pak provedena pomocí modálního kompletního řešiče poskytovaného společností ANSYS.

Analýza přechodových jevů čtvrt piezoelektrických keramických trubic

Analýza přechodové dynamiky byla provedena za účelem pozorování dynamické odezvy keramické trubice, když je vystavena jakémukoli časově proměnlivému zatížení. V analýze ANSYS bylo na čtvrt piezoelektrickou keramickou trubici aplikováno pilové napětí, aby se získaly ohybové vibrace piezokeramické trubice. V procesu analýzy jsou vzhledem ke korelaci mezi zatížením a časem dva důležité aspekty, které je třeba vzít v úvahu, setrvačná síla a tlumení. Matici tlumení získáme pomocí Raylwighovy konstanty tlumení a, vynásobené maticí hmotnosti a maticí tuhosti. Elektromechanická vazební jednotka v modelu konečných piezoprvků keramické trubice je nelineární jednotkou, což přináší potíže při řešení přechodové dynamické analýzy. Proto se k řešení dynamických diferenciálních rovnic v diskrétních časových bodech používá metoda časového integrálu. Časový přírůstek se nazývá integrační časový krok (ITS) a velikost tohoto kroku přímo ovlivňuje přesnost řešení přechodové analýzy. Velikost kroku je důležitým parametrem analýzy. Čím menší je časový krok, tím vyšší je přesnost. Příliš malý krok časové integrace však bude plýtvat výpočetními zdroji a může dokonce vést k tomu, že numerická analýza nebude dokončena. Pokud je velikost kroku příliš velká, způsobí se chyba výpočtu modální odezvy vyššího řádu mechanismu čtvrt piezoelektrické keramické trubice. Proto podle skutečné situace je hnacím průběhem použitým v tomto experimentu napětí pilovité vlny a toto napětí nevykazuje vážné zkreslení tvaru vlny.

 Současně v kombinaci s výsledky modální analýzy je při výběru časového kroku integrace hlavním hlediskem vyřešení frekvence odezvy, časový krok by měl být dostatečně malý, aby vyřešil odezvu na pohyb konstrukce. Podle vzorkovacího teorému je optimální časový krok TS≤1/20f (tovární je vlastní frekvence čtvrtpiezoelektrické keramické trubice, vlastní frekvence je získána ze specifikace parametru produktu a je získána TS≤1/(10×2 242). ITS je brán jako 1,22 S, takže integrační časový krok s.1 je při souhrnné analýze s1 piezoelektrické keramické trubice brány jako souhrnná analýza analyzování piezoelektrických vibrátorů, kvůli různým nelineárním faktorům, jako je velká deformace, nelinearita materiálu a kontakt, je použita kompletní matice systému pro výpočet přechodové dynamické odezvy, to znamená bez jakékoli formy zjednodušení matice. Tím se minimalizují účinky nelinearity Analýza a řešení přechodové dynamiky se provádějí na čtvrt piezoelektrické keramické trubice, když je aplikována čtvrt piezoelektrická keramická trubice 100 Hz a amplituda je 150 V. Byla získána křivka posunu piezokeramické trubice ve směru y znázorněná jako funkce času, když je aplikován skokový signál s amplitudou napětí 270 V, horní konec piezokeramické trubice se posune ve směru y.

čtvrtletí Piezoelektrická trubice z materiálu Pzt bude generovat různá amplitudová napětí při působení pilového napětí. Napětí je analyzováno a výsledek může poskytnout určité vodítko pro instalaci piezoelektrické keramické trubice a může předpovědět polohu, kde dochází k únavě. Ukazuje celkové napětí těla vibrátoru během analýzy přechodových jevů a ukazuje maximální místní napětí. čím tmavší barva, tím větší stres. Je vidět, že vršek keramické trubky je její zónou koncentrace napětí, kde s největší pravděpodobností dochází k únavě a lomu, což poskytne teoretické vodítko pro instalaci a aplikaci zatížení.