搜索應(yīng)用 | 壓電支撐結(jié)構(gòu)的流固耦合分析
2017-03-25 by:CAE仿真在線 來源:互聯(lián)網(wǎng)
案例描述:
下圖是一個壓電支撐的結(jié)構(gòu),我們需要分析壓電支撐振幅與電源以及頻率的關(guān)系曲線。
技術(shù)難點:
本案例的分析難點在于:
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壓電支撐結(jié)構(gòu)模型簡化及邊界條件設(shè)定;
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陶瓷片為壓電材料,需要ANSYS耦合場單元(同時具有結(jié)構(gòu)和電壓自由度)、壓電材料彈性矩陣和壓電矩陣;
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壓電支撐工作在氟溴油中,屬于典型的濕模態(tài)問題,需要對流體建模,定義流固耦合界面及流體參數(shù);
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如果考慮流體影響,流固耦合邊界需要高密度網(wǎng)格,總體工作量和計算量很大。
解決方案:
針對這些難點,我們的解決方案如下:
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壓電陶瓷片選取ANSYS耦合場單元,設(shè)定KEYOPT既具有結(jié)構(gòu)自由度,也具有電壓自由度,壓電材料采取經(jīng)驗數(shù)據(jù)(以前積累的數(shù)據(jù));
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氟溴油對結(jié)構(gòu)振動特性至關(guān)重要,不可簡化,這里使用ANSYS流固耦合單元,定義流固耦合面,流暢最外再加Fluid129單元模擬無限遠處,以模擬波向外的傳播和反射;
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模型為軸對稱結(jié)構(gòu),因而選取ANSYS 2D軸對稱單元解決。
最終生成如下模型:
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共劃分132662個單元,399009個節(jié)點,見上圖網(wǎng)格
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分別在兩陶瓷片表面施加50V交流電
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分析類型選擇Harmonic,求解方法選擇Full
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載荷分析頻率范圍:0~6000Hz,阻尼比5%
計算結(jié)果:
諧響應(yīng)分析計算結(jié)果
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結(jié)構(gòu)在0~6000Hz的頻率范圍內(nèi),位移-頻率關(guān)系曲線如下圖所示。
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寶石軸承內(nèi)徑軸向位移(Y向)最大響應(yīng)為1.5e-3mm,峰值頻率為1570Hz,相位-89.916。
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寶石軸承內(nèi)徑X方向位移-頻率關(guān)系曲線如下圖所示,最大位移5.36E-7mm,位移遠小于Y向1.5E-3mm。
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