Piez (1050976)
Текст из файла
CAD FEM • Official ANSYS, LS-DYNA3D Distributor in CIS5.3Наименования продуктовANSYS, в которых данныйпример может быть выполненДисциплина••Расчет резонансной частоты пьезоэлемента,совершающего изгибные колебанияANSYS/EDANSYS/UniversityАвтор: Пергун Игорь, аспирант, Омский ГТУ,Радиотехнический факультет, кафедра КПРАТел. (3812) 65-30-26, e-mail sha@omgtu.omsk.su5.35.3ПьезоэлектричествоТип анализаМодальный анализДемонстрируютсяТабличное задание свойств материала, работа с системой координат элементаПримечание: в силу симметрии модели в задаче рассматривается решение половинчатой модели.Постановка задачи:Определить значения частот резонанса и антирезонанса кварцевого бруска со срезомZY и размерами 48.7×4.38×4.1 мм, совершающего колебания изгиба основного тона.Решение задачи проводится с целью сравнения результатов моделирования с результатами аналитического расчета [1], а также для изучения методики решения задач подобного типа.
При решении используется элемент связанных полей SOLID5.Пошаговое описание решения1. Построение геометрической моделиВследствие симметрии задачи рассматриваемпостроение половины реальной модели. Плоскостьсимметрии – 0YZ. Для построения используетсягеометрический примитив параллелепипед:Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Volumes>Block>By DimensionsВведите данные, как показано на рисунке.→Ok.2. Выбор типа конечного элементаДля пьезоэлектрических расчетов используется элемент связанных полей SOLID5:Main Menu>Preprocessor>Element Type>Add/Edit/Delete>AddВыберите номер материала 1 и из раздела Coupled Field элемент Scalar Brick 5 →Ok.3.
Задание свойств материалаВведите значение плотности материала и диэлектрических постоянных:Main Menu>Preprocessor>Material Props>OrtotropicДля материала 1 введите следующие значения:•DENS = 2650•PERX = 3.997E-11•PERY = 3.997E-11•PERZ = 4.103E-11→Ok.Матрицу модулей упругости [D] и матрицу пьезоэлектрических констант [E] введите табличным способом.Исходные данные:D12345618.6E1024.850E98.6E1031.04E101.04E101.07E114-1.825E101.825E10565.87E10-1.825E104.06E105.87E10E12345610.171-0.17120.0403-0.0403-0.171Main Menu>Preprocessor>Material Props>Data Tables>Define/ActivateВыберите тип таблицы – Anisotropic ANEL, номер материала – 1.→Ok.Введите значения модулей упругости [D]:Main Menu>Preprocessor>Material Props>Data Tables>Edit ActiveЗаполните первый столбец согласно индексации таблицы.Для перемещения по таблице используйте стрелочный указательПосле заполнения таблицы выполните:File>Apply/QuitПредставительство CAD FEM GmbH в СНГ, 107497, Москва, Щелковское шоссе, 77, офис 1703Тел.: (095) 468-8175 Тел./Факс: (095) 913-2300 e-mail: cadfem@online.ru http://www.cadfem.ru1CAD FEM • Official ANSYS, LS-DYNA3D Distributor in CISВведите матрицу пьезоэлектрических постоянных:Main Menu>Preprocessor>Material Props>Data Tables>Define/ActivateВыберите тип таблицы – Piezoelect PIEZ, номерматериала – 1.Main Menu>Preprocessor>Material Props>Data Tables>Edit ActiveПосле заполнения таблицы выполните:File>Apply/Quit4.
Покрытие геометрической модели сеткой конечных элементовДля ускорения процесса счета используется грубое разбиение. Отобразим линии:Utility Menu>Plot>LinesUtility Menu>Plot Ctrls>Pan, Zoom,Rotate →нажать кнопку ISO.Укажите количество конечных элементов по каждой линии:Main Menu>Preprocessor>Meshing>Shape&Size>Lines>Picked LinesУкажите линии, параллельные оси Y→OkВ появившемся меню введите следующие значения параметров:•параметр NDIV: 10;•параметр SPACE: 1.→Apply.Укажите линии, параллельные оси Z→OkВ появившемся меню введите следующие значения параметров:•параметр NDIV: 5;•параметр SPACE: 1.→Apply.Укажите линии параллельные оси X→OkВ появившемся меню введите следующие значения параметров:•параметр NDIV: 3;•параметр SPACE: 1.→Ok.Покройте модель сеткой конечных элементов:Main Menu>Preprocessor>Meshing>Mesh>Volumes>FreeУкажите объем, затем нажмите Ok.5.
Задание граничных условий и нагрузокЗадайте симметричные граничные условия. Для этого:•отобразите поверхностиUtility Menu>Plot>Areas;•выберите изометрический вид Utility Menu>Plot Ctrls>Pan,Zoom,Rotate →нажать кнопку ISO.•задайте граничные условия Main Menu>Solution>Loads>Apply>Structural>Displasement> Symmetry B.C.>On Areas,на запрос укажите поверхность в плоскости 0YZ.→Ok.6.
Задание параметров расчетаВыберите тип анализа (модальный):Main Menu>Solution>New Analysis→Modal→Ok.Задайте опции анализа (метод расчета редуцированный, количество извлекаемых частот 10):Main Menu>Solution>Analysis Options, введите параметры:•MODOPT: Reduced;•No. of modes to extract: 10;•NMODE: 10.→Ok.Значения FREQB(начальное значение частотного диапазона), FREQE (конечное значение частотного диапазона) и PRMODE (числочастот для печати) обнулить, так как искомая частота неизвестна.→Ok.Для редуцированного метода необходимо указать ведущиестепени свободы [2].Main Menu>Solution>Master DOFs>Programm SelectedВведите значения, как показано на рисунке.→Ok.Запуск на решение:Main Menu>Solution>Solve>Current Ls7.
Просмотр результатов расчетаПредставительство CAD FEM GmbH в СНГ, 107497, Москва, Щелковское шоссе, 77, офис 1703Тел.: (095) 468-8175 Тел./Факс: (095) 913-2300 e-mail: cadfem@online.ru http://www.cadfem.ru2CAD FEM • Official ANSYS, LS-DYNA3D Distributor in CISОпределение искомой частоты проводится путем просмотра формы колебаний на каждой из 10 рассчитанных частот. В данномслучае искомой является форма изгиба основного тона, соответствующая частоте № 4, значение частоты резонанса FREQ=9723 Гц; порезультатам аналитического расчета Fр≈10 КГц. Процедура выполняется в постпроцессоре:Main Menu>General Postproc>Read Results>First Set - первая частота;Main Menu>General Postproc>Plot Results>Deformed Shape – вывод на экран формы деформации;Main Menu>General Postproc>Read Results>Next Set – следующая частота.Анимация колебаний выполняется следующим образом:Utility Menu>PlotCtrls>Animate>Mode ShapeРекомендуется задавать не более 10 кадров с задержкой 0.1 сек.8.
Определение частоты антирезонансаДля определения частоты антирезонанса необходимо на всех электродах кристалла указать нулевой потенциал.Для этого необходимо:•выбрать вид сверху – Utility Menu>PlotCtrls>Pan,Zoom,Rotate – нажмите кнопку Top;•отрисовать узлы Utility Menu>Plot>Nodes;•указать узлы, принадлежащие электродам, используя инструмент BOX –Main Menu>Solution>Loads>Apply>Electric>Potential>On Nodes→Ok.Далее введите величину потенциала – 0.→Ok.Запуск на решение:Main Menu>Solution>Solve>Current LsПовторите п. 7. Значение частоты антирезонанса FREQ=9686 Гц.Для моделирования кристаллов со срезом и поворотом необходимо оперировать системой координатэлементов. Сначала создается локальная система координат с необходимыми углами поворота относительно осей глобальной системы координат, затем в атрибутах элементов указывается номер созданной локальнойсистемы координат.
Например, при моделировании кри0сталла со срезом YXl/±45 необходимо выполнить следующие действия:Utility Menu>Work Plane>Local Coordinate Systems>Create Local Cs>At Specified Loc – укажите начало координат →Ok;Main Menu>Preprocessor>Modeling>Move/Modify>Elements>Modify Attrib – нажмите кнопку Pick All ивведите данные, как показано на нижнем рисунке.Литература:1. Смагин А.Г, Ярославский М.И. Пьезоэлектричество кварца и кварцевые резонаторы.
М., “Энергия”, 1970, с. 424.2. ANSYS Structural Analysis Guide. глава 3.12.Представительство CAD FEM GmbH в СНГ, 107497, Москва, Щелковское шоссе, 77, офис 1703Тел.: (095) 468-8175 Тел./Факс: (095) 913-2300 e-mail: cadfem@online.ru http://www.cadfem.ru3.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
