埋め込まれた圧電セラミックスのモーダル解析

PZT材料圧電球

ピエゾセラミックシリンダー

圧電セラミック球センサー

まず、圧電セラミックスのモーダル解析に基づきます。 圧電セラミックス球センサーは 各次数の共振周波数を測定することができ、各次数の共振周波数に対して圧電セラミックスの振動振幅が励起されます。いつ PZT材料の圧電球を コンクリートに埋め込んだ圧電セラミックトランスデューサの音響放射特性を研究しており、圧電セラミックをコンクリートに埋め込んだ場合、両端にプレストレスがかかると、その振動モードと圧電セラミックの振動モードがコンクリートに埋め込まれることが判明した。

したがって、コンクリートに埋め込まれた圧電セラミックスの固有値解析は、次の 1 対の固有値解析として近似できます。 ピエゾ素子センサーが フリーの状態です。 PZT-5H 圧電セラミックス (半径 12 mm、厚さ 2 mm) を 20 kHz から 100 kHz までモーダル解析します。圧電セラミックスの振動状態は電気機械結合に関係しているため、圧電セラミックスをモデル化する際には結合特性を持つ SOLID5 材料要素が選択されます。40khzの圧電セラミックディスクが FEM解析に含まれます。PZ​​T5Hの弾性定数、誘電率、圧電応力定数、密度、圧電セラミックスの密度は7640kg/m3、厚さ2mmの圧電セラミックスはそれぞれ40です。 307 kHz、60.928 kHz、79.666 kHz、および 84.895 kHz では、振動センサーは対応する共振形式に達し、振動振幅は ピエゾセラミックシリンダーは各共振状態で最大値に達します。 

圧電セラミックスの振動モードはさまざまな共振周波数によって励起されます。厚さ2mmの圧電セラミックスの振動モードは、対応する周波数によってピエゾ素子センサーと中心領域の振動に分けられます。 40.307 kHz、60.928 kHz、および 84.895 kHz の周波数で、ピエゾ セラミックはエッジ振動を実行します。共振周波数が増加すると、振動振幅が増加し、エッジ振動範囲が広くなり、振動強度がより激しくなります。圧電セラミックスに79.666kHzの周期パルス励振下で中心領域の厚み振動を与え、端厚み振動モード（励振周波数84.895kHz）の最大振幅における圧電管センサの振動モードと振幅を測定した。対照的に、エッジ振動の振幅は中央領域よりも大きくなりますが、エッジ振動はエッジ上の 6 つの領域に分散され、エネルギーがより分散されます。中央領域の超音波放射のエネルギー集中が集中し、受信側で受信されやすくなります。