Taighde Dinimic As Tube Piezoelectricity

Is cineál ábhar criostail iad criadóireacht piezoelectric a théann faoi athrú cruth ar nós comhbhrú nó fadú nuair a chuirtear faoi strus meicniúil iad. De réir mar a athraíonn an cruth, gintear muirir éagsúla ar an dá thaobh den chriostail. Os a choinne sin, ag cur voltas difriúil trasna an fheadáin piezo líneacha . beidh díláithriú meicniúil comhfhreagrach nó strus mar thoradh ar Is feadán ceirmeach sorcóireach log é an feadán ceirmeach ceathrú piezoelectric le sciath seoltaí ar an dromchla sorcóireach istigh agus ceithre shraith seoltaí atá comhionann ó thaobh achar ach atá inslithe óna chéile. Nuair a chuirtear voltas i bhfeidhm idir ciseal seoltaí an dromchla istigh agus ciseal seoltaí an dromchla sheachtraigh, is féidir leis an bhfeadán ceirmeach foirm tairiscint a tháirgeadh mar lúbadh, fadú, nó coróin sféarúil. D'fhonn feadáin ceirmeacha a úsáid i gceart, ní mór anailís dhinimiciúil a dhéanamh.

Anailís Dinimiciúla ar Feadáin Ceirmeacha i Fadú

Ag glacadh leis gurb é an voltas feidhme ná náid voltas a chuirtear i bhfeidhm ar an bhfeadán, cuirtear na ceithre leictreoid lasmuigh den fheadán i bhfeidhm go comhuaineach le voltas dearfach sa treo céanna. Ansin tá £1:1 S12· + d31·E3 áit a bhfuil £ brú, agus seasann na huimhreacha 1 go 6 treoracha comhordanáidí veicteoirí, a sheasann do z, Y, yz, z, xy, faoi seach. Seasann Sl2 do mhodal na leaisteachas, d. Léiríonn sé an fad agus is é E neart an réimse leictrigh. Cá bhfuil b an chomhéifeacht slaodachta; an bhfuil an díláithriú; Is é J0 an dlús ceirmeach; Is é A limistéar trasghearrtha an fheadáin ceirmeacha; Is é sfi an chomhéifeacht piezoelectric.

Déantar anailís tairiscint an fheadáin ceirmeacha nuair a bhíonn lúbthachta á anailísiú ón anailís statach ar lámh an duine, agus déantar anailís ar an dífhoirmiúchán de réir modh geoiméadrach. Sa fhoirmle, is é l fad an fheadáin ceirmeacha; Is é M mais an fheadáin ceirmeacha in aghaidh an aonaid fad.

Anailís insamhalta

Tríd an anailís teoiriciúil thuas, in éineacht leis na cothromóidí meicniúla fadú agus lúbthachta de trasducer sorcóir piezoelectric , baineadh úsáid as bogearraí ANSYS sa taighde turgnamhach. Déantar an anailís mhódúil agus an anailís ar dhinimic neamhbhuan ar an bhfeadán ceirmeach san anailís, ag cur san áireamh an meshing agus an seoladh iarbhír nuair a bhíonn an tsamhail eilimint chríochta á bhunú. Déantar an sorcóir sorcóireach ceithre cent a thógáil agus a nascadh le chéile ina iomláine chun a chinntiú nach bhfuil an greamaitheacht idir an dá sorcóir seoltaí, ach go gcloíonn an tarchur fórsa agus an dífhoirmiúchán leis an bhfíor-staid.

Roinn mogalra eilimint chríochnaithe den cheathrú feadán ceirmeach piezoelectric

Is gléas cúplála leictrimheicniúla tipiciúil é an feadán ceirmeach ceathrú-piezoelectric. Dá bhrí sin, le haghaidh aonad rannán greille an fheadáin ceirmeach ceathrú-piezoelectric, tá an cineál eilimint chríochta ag tacú leis an anailís allamuigh cúpláilte. Tacaítear le hanailís allamuigh cúpláilte sna haonaid lionsa3, solid5, agus solid98 de bhogearraí ANSYS, áit ar féidir solid5 a úsáid chun anailís a dhéanamh ar ábhair piezoelectric. Is aonad tríthoiseach é an tsamhail solid5 comhdhéanta d'ocht nód a fhoirmíonn struchtúr heicsidheachúlach agus uasmhéid de shé chéim saoirse in aghaidh an nód. Ní úsáidtear ach trí chéim saoirse díláithrithe agus céim amháin saoirse voltais chun anailís a dhéanamh ar ábhair piezoelectric. Taispeántar an léaráid eiliminte piezo críochta den fheadán ceirmeach piezoelectric roinnte ar an aonad cúplála meaisín-leictreachais solid5. Áirítear orthu seo 2,160 aonad sol-id5 agus 6,020 aonad solid95. Tá an méid saoirse de solid5 socraithe go dtí ceithre, is iad sin na díláithrithe UX, UZ agus leibhéal voltais saoirse VOLT sna treoracha X, y, agus Z faoi seach.

Anailís mhódúil ar fheadáin ceirmeacha piezoelectric ráithe

Tá anailís mhódúil mar bhunús le hanailís dhinimiciúil neamhbhuan, a fhéadfaidh tréithe creathadh an fheadáin ceirmeacha ceathrú piezoelectric a chinneadh, is é sin minicíocht nádúrtha agus cruth modh an struchtúir, ag soláthar bunús teoiriciúil do dhearadh an chuaird tiomána. Sainmhíníonn an anailís mhódúil ar fheadán piezoceramic ar dtús na coinníollacha teorann le struchtúr siméadrach. De réir an staid iarbhír sa phróiseas iarratais, cuirtear srian díláithrithe nialasach i bhfeidhm ar dhromchla deireadh bun an leictreoid. Ag an am céanna, sainmhínítear coinníollacha teorann féideartha na ceirmeacha piezoelectric, agus tá leictreoidí uachtaracha agus íochtaracha an dá leatháin ceirmeacha piezoelectric in aice láimhe le nód, agus sainmhínítear iad freisin mar dhícheangal leictreach. Ansin déantar an anailís mhódúil ar struchtúr an chórais trí úsáid a bhaint as an réiteachóir iomlán módúil arna sholáthar ag ANSYS.

Anailís neamhbhuan ar fheadáin ceirmeacha piezoelectric ráithe

Rinneadh an anailís ar dhinimic neamhbhuan chun freagairt dhinimiciúil an fheadáin ceirmeacha a bhreathnú agus é ag dul faoi aon ualach a athraíonn an t-am. In anailís ANSYS, cuireadh an voltas sawtooth i bhfeidhm ar an gceathrú feadán ceirmeach piezoelectric chun creathadh lúbthachta an fheadáin ceirmeacha piezo a fháil. Sa phróiseas anailíse, mar gheall ar an gcomhghaol idir ualach agus am, tá fórsa táimhe agus taiseadh dhá ghné thábhachtacha le breithniú. Faightear an mhaitrís taise trí tairiseach taise Raylwigh a, arna iolrú faoi mhais mhaitrís agus maitrís righin faoi seach. Is aonad neamhlíneach é an t-aonad cúplála leictrimheicniúla sa mhúnla eilimint críochta piezo de fheadán ceirmeach, rud a thugann deacrachtaí le réiteach anailíse dinimiciúil neamhbhuan. Dá bhrí sin, úsáidtear an modh ama-lárnach chun na cothromóidí difreálach dinimiciúla a réiteach ag pointí ama scoite. Tugtar an chéim ama comhtháthaithe (ITS) ar an incrimint ama, agus bíonn tionchar díreach ag méid na céime ar chruinneas an réitigh anailíse díomuana. Is paraiméadar tábhachtach é an méid céim san anailís. Dá lú an chéim ama, is airde an cruinneas. Mar sin féin, má dhéantar céim ró-bheag den chomhtháthú ama, cuirfear acmhainní ríomhaireachta amú agus b'fhéidir nach gcuirfí anailís uimhriúil i gcrích dá bharr. Má tá an méid céim ró-mhór, déanfar an earráid ríofa ar an bhfreagra modha ard-ord de mheicníocht feadán ceirmeach ceathrú piezoelectric. Dá bhrí sin, de réir an staid iarbhír, is é an tonnchruth tiomána a úsáidtear sa turgnamh seo ná an voltas tonn sawtooth, agus níl an chuma ar an voltas seo saobhadh tonnform tromchúiseach.

 Ag an am céanna, in éineacht leis na torthaí anailíse modha, i roghnú an chéim ama comhtháthú, is é an príomh-bhreithniú an minicíocht freagartha a réiteach, ba cheart go mbeadh an chéim ama beag go leor chun freagra tairiscint an struchtúir a réiteach. De réir na teoirim samplála, is é an chéim ama is fearr ná TS≤1/20f (is é an mhonarcha minicíocht nádúrtha an fheadáin ceirmeacha ceathrú-piezoelectric, faightear an minicíocht nádúrtha ó shonraíocht an pharaiméadar táirge, agus faightear TS≤1/(10 × 2 242). Glactar leis an ITS mar 1.22 S, mar sin is é an t-am comhtháthaithe den fheadán ceathrú. Go hachomair, nuair a dhéantar anailís ar chreathadh piezoelectric, mar gheall ar éagsúlacht fachtóirí neamhlíneacha cosúil le dífhoirmiú mór, neamhlíneacht ábhartha agus teagmháil, úsáidtear maitrís iomlán an chórais chun an freagra dinimiciúil neamhbhuan a ríomh, is é sin, gan aon chineál simplithe ar an maitrís Is é 100 Hz an ceathrú feadán ceirmeach piezoelectric agus is é 150 V an aimplitiúid, fuarthas cuar an díláithrithe i dtreo-y an fheadáin piezoceramic a thaispeántar mar fheidhm ama nuair a chuirtear comhartha céim le aimplitiúid voltais de 270 V i bhfeidhm, díláithrítear foirceann uachtair an fheadáin piezoceramic sa treo y.

An ráithe feadán piezoelectric ábhar pzt strusanna éagsúla aimplitiúid faoi ghníomhaíocht an voltais sábhadóireachta. Ginfidh Déantar anailís ar an strus, agus is féidir leis an toradh treoir áirithe a thabhairt do shuiteáil an fheadáin ceirmeacha piezoelectric, agus is féidir leis an staid a thuar nuair a tharlaíonn tuirse.it léiríonn strus domhanda an chomhlachta vibrator le linn anailíse neamhbhuan, agus léiríonn sé an strus uasta áitiúil. dá dorcha an dath, is mó an strus. Is féidir a fheiceáil gurb é barr an fheadáin ceirmeacha a chrios tiúchana strus, áit a bhfuil an tuirse agus an briste is dóichí ag tarlú, rud a chuirfidh treoir theoiriciúil ar fáil maidir le suiteáil agus cur i bhfeidhm ualaí.