压电薄膜微机电加速度传感器的力学分析

基于压电薄膜的压电效应,研究压电薄膜微机电加速度传感器.对双层压电薄膜微机电加速度传感器进行静力分析,得到传感器方程,并进行数值计算.结果表明,随着压电薄膜厚度的增大,灵敏度随之增大,在一定厚度下达到最大值,随着厚度的进一步增大,灵敏度反而减小.然后进行动力分析,得到噪音、质量因子、最小可测信号等技术参数,并进行了数值计算.运用ANSYS软件进行谐响应分析,得到不同频率下结构的动力响应曲线.     

压电效应对软基体上压电薄膜局部和整体屈曲的影响

附于预拉伸软基体上的弹性薄膜会发生局部屈曲,将这一特性应用于微纳米系统,可以发明新的可延展性电子器件.通过变分法推导了压电薄膜/软弹性基板复合系统的控制方程,分析了基体预拉伸情况下的压电薄膜/基体复合系统的整体屈曲机制.进一步研究了局部屈曲和整体屈曲的转换现象,得到了2种屈曲模式临界条件的解析解.结果发现,薄膜材料的压电效应对整体屈曲和局部屈曲2种屈曲模式的临界条件都具有不可忽略的影响,压电薄膜系统比弹性薄膜系统具有更高的刚度和更好的稳定性.     

柱面行波超声电机机构及理论研究

本文提出了柱面驱动行波超声电机,利用压电陶瓷的逆压电效应激励出圆柱壳体沿圆周方向的非轴对称振动模式,壳体沿轴向振动是同步的,避免了定子上各驱动质点与转子间接触的不均匀性。给出了该电机定子上压电陶瓷的极化、分布及驱动方式,设计了电机的固定及施加预紧方式。采用有限元分析软件ANSYS9.0对压电陶瓷和壳体构成的定子结构进行了模态及瞬态分析,确定电机定子各尺寸参数。测试电机机械输出特性指标为：最大空载转速：64r/min,最大转矩：1.8N.m。     

基于ANSYS的新型聚合物石英压电传感器振动性能分析

新型聚合物石英压电传感器制备过程中,AT切型石英压电传感器基体的表面粗糙度及其基膜界面化学性质影响聚合物薄膜的生长,导致聚合物薄膜厚度不均匀、表面存在缺陷,使得传感器采集的频率信号不稳定.本文建立了新型聚合物石英压电传感器在考虑薄膜厚度不均、中心缺陷条件下的力学模型,利用ANSYS有限元软件对其进行模态分析,得到复杂条件下传感器振动特性.模态分析结果发现,传感器固有频率值随聚合物薄膜缺陷的半径值增大呈现出从稳定到发散的趋势、随薄膜的厚度值增大呈现出线性增大的趋势.研究结果表明,新型聚合物石英压电传感器的生产应确保薄膜厚度均匀且严格控制中心缺陷半径小于0.5 mm,该结果为制备稳定的新型聚合物石英压电传感器提供了重要依据.     

具有压电材料薄板稳定性的有限元法

考虑一均匀各向同性薄板结构,在板面内受面力作用,且在板的上下表面离散分布着压电执行元件。设每块压电片具有相同的材料,且作用相同电压。不考虑压电元件对整体结构刚度的影响;只考虑执行元件对板的逆压电效应,而不考虑板弯曲对执行元件中电场强度的影响。要根据压电材料的逆压电效应,利用三角形三节点单元,用变分原理导出压电结构反平面应力问题位移法的有限元表达式以及在大找度小变形情况下的稳定性有限元特征方程。可利     

压电类智能层合结构的ANSYS仿真分析

分别介绍了压电类智能结构的基本概念及其在土木工程中的应用、大型有限元分析软件ANSYS及其耦合场分析功能.并运用有限元软件ANSYS强大的耦合场分析功能计算了压电智能层合梁在静电场中的位移、应力和谐振模态.     

基于PZT的振动能量收集仿真系统设计及分析

通过学习压电能量的基础理论,分析建立压电能力收集装置的数学模型,了解现有的压电能量收集装置的频率方法,特别是实现响应的二自由度压电振子的设计方法.分析压电能量收集装置的基本特征,提出基于PZT的压电能量收集装置的建模方法,通过ANSYS有限元分析软件压电模块对等效电路进行模拟,并预测优化结构所能获取的最大能量.证实该分...     

压电点火材料参数的关联性与综合性选择

从压电方程导出压电点火电压与能量公式，且以二次压电效应及机电耦合关系分析了各能量之间、有关压电材料参数之间的关联性，对压电点火材料参数的综合性选择给出了一般性结论。     

E—S法测量压电元件压电应变常数d33的研究

压电应变常数d33是表征压电元件压电性能的重要参数之一,本研究从d33的定义出发,利用压电元件的逆压电效应,给出一种测量d33常数的新方法－－E－S法,文中通过实验对具体的压电陶瓷片的d33进行了测量,并将E－S法与准静态法的测试结果进行比较分析,结论表明这种方法具有较高的精度。     

PVDF压电薄膜的应用进展

Ｐ Ｖ Ｄ Ｆ（ Ｐｏｌｙｖｉｎｙｌｉｄｅｎｅ ｆｌｕｏｒｉｄｅ , 聚偏氟乙烯） 压电材料具有独特的热电效应和压电效应,是一种新型的高分子多功能材料 Ｐ Ｖ Ｄ Ｆ 压电薄膜由于制作成本低、容易加工和处理、重量轻、机械性能好等优点,在诸多领域的应用受到人们的广泛关注本文从力和输出的关系、温度与输出电压的关系以及动态响应关系三个方面,综述了 Ｐ Ｖ Ｄ Ｆ 压电薄膜在机械、公路交通、建筑、医学、航空航海等方面的最新进展,并分析了压电薄膜的应用前景和存在缺陷     

基于ANSYS的含缺陷压电陶瓷材料有限元仿真分析

利用Voronoi图增量式外存算法,在指定"代表性体积单元"(RVE)中完成海量三维压电陶瓷微观组织结构设计仿真.考虑实际压电陶瓷中缺陷可能的形态、尺寸、空间取向分布等几何参数,在ANSYS软件环境下用参数化程序设计语言APDL编程建立含缺陷压电陶瓷有限元仿真模型,实现网格的合理划分,实现三维含缺陷压电陶瓷微观组织结构加载的自动化.     

压电谐波电机单级杠杆式位移放大机构的有限元分析

压电谐波电机是一种利用压电陶瓷驱动器、位移放大机构以及控制系统代替传统的波发生器的新型谐波电机.利用ANSYS软件对压电驱动器的单级杠杆式弹性铰链位移放大机构进行了有限元分析,得到了放大机构的变形及应力图,分析了影响位移放大倍数的因素以及改进措施.     

机敏约束层阻尼减振板耦合系统有限元模型

针对机敏约束层阻尼减振板结构,考虑到粘接层、压电层、阻尼层、基层结构的耦合运动及位移协调关系,结合压电学理论、有限元理论以及粘弹性材料阻尼性能的滞弹性位移场模型,建立了耦合系统的有限元动力模型,该模型可适用于含SCLD结构的任意复杂系统的振动建模研究。以局部覆盖SCLD结构的对边约束钢板为研究对象,进行了结构动力学参数理论计算、ANSYS模态分析与模态实验研究,结果表明：理论分析与实验结果及ANSYS分析能较好吻合,充分证明了建模方法的有效性。     

压电俘能器磁力限幅结构设计与优化

针对悬臂梁式PZT俘能器的压电陶瓷片经过长时间循环振动后常常会出现裂纹甚至发生断裂的问题,提出了俘能器的磁力限幅结构方案. 采用ANSYS软件对原结构以及限幅以后的结构进行谐响应分析. 结果表明,磁力限幅方案有效地减小了结构中的最大应力. 对磁力限幅方案进行了优化,并通过仿真证明了优化后的结构在俘能器获得最佳俘能效果的前提下,可有效控制压电陶瓷片的疲劳断裂.     

冲击加载对爆电换能器电输出特性的影响

为阐明自供能装置中以压电陶瓷为核心装置的动态响应特征,通过模拟自供能技术中爆电换能器冲击压电陶瓷的真实工况,揭示了冲击应力对压电陶瓷电输出特性的影响.利用霍普金森压杆(split Hopkinson pressure bar,SHPB)作为冲击装置,通过改变子弹的冲击速度进行冲击PZT-5压电陶瓷实验.同时利用有限元分析软件进行冲击压电陶瓷的有限元分析,将实验结果与仿真结果进行对比.结果表明:实验结果与仿真结果基本吻合,冲击速度在7～31.3 m/s时,通过改变爆电换能器的冲击速度可以改变爆电换能器的输出电压峰值,并且爆电换能器中的压电陶瓷受到的冲击应力峰值与压电陶瓷产生的电压峰值呈正相关.     

单点配置压电层合结构的优化设计

基于压电层合结构的有限元方程,采用ANSYS的二维四结点四边形压电耦合单元,运用ANSYS/APDL语言,编制了力-电多场有限元优化分析程序(MPFEMP);采用子问题逼近优化和一阶优化算法,对压电片粘贴于结构表面和埋置于结构内部的两类智能梁进行了对比分析,得到了压电片位置和尺寸变化情况下的各种边界条件下的结构最大变形值;比较分析得出的一些结论,对多层智能结构的最优设计和最优形状控制具有一定的参考价值。     

橡胶和聚氨酯模型负重轮温升特性的有限元分析及对比试验

应用ANSYS有限元分析软件建立了橡胶和聚氨酯弹性体两种材料模型负重轮的应力场有限元模型,计算出节点生热率作为负载导入到温度场有限元模型中,进行温升有限元计算,得到两种材料模型负重轮的温升规律,并且进行了对比试验.室内台架试验结果验证了有限元分析的温升规律,台架模拟试验结果进一步表明,所研究的模型负重轮在相同的负载和转速条件下,聚氨酯弹性体都比橡胶材料发热少,温升低.     

压电材料非线性本构关系及有限元实施

通过对试验结果的分析 ,提出经过简化的压电陶瓷PZT 4的非线性本构关系 ,建立相应的有限元计算方法 .以多重复合式压电材料启动器为例 ,计算电荷载作用下的电畴翻转、反向极化和反向电致屈服等非线性响应 ,从而对压电材料启动器的工作特性有所了解 ,并对它的破坏机理的研究提供一些启示 .     

复合压电振子的ANSYS模态分析

在ANSYS的软件平台上,利用有限元分析方法对复合压电圆片振子进行建模仿真实验,得到在不同边界条件下复合压电振子弯曲振动一阶模态及振幅分布图,仿真振动频率与理论计算值非常接近.相对传统振动模式分析方法,此方法更为简单、直观.     

CFRP布加固RC梁的ANSYS有限元分析

采用ANSYS有限元软件。对非预应力碳纤维布与预应力碳纤维布加固钢筋混凝土梁进行仿真分析，在有限元分析中采用升温法施加预应力。通过实例对比分析表明：建立合理的有限元分析模型，并采用合理的求解策略，基于ANSYS的有限元分析结果与试验分析结果吻合较好，可在一定程度上有效替代试验分析方法，从而减少试验所需的时间和费用。