搜索應用 | 壓電支撐結構的流固耦合分析
2017-03-25 by:CAE仿真在線 來源:互聯網
案例描述:
下圖是一個壓電支撐的結構,我們需要分析壓電支撐振幅與電源以及頻率的關系曲線。
技術難點:
本案例的分析難點在于:
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壓電支撐結構模型簡化及邊界條件設定;
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陶瓷片為壓電材料,需要ANSYS耦合場單元(同時具有結構和電壓自由度)、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,屬于典型的濕模態問題,需要對流體建模,定義流固耦合界面及流體參數;
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如果考慮流體影響,流固耦合邊界需要高密度網格,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,設定KEYOPT既具有結構自由度,也具有電壓自由度,壓電材料采取經驗數據(以前積累的數據);
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氟溴油對結構振動特性至關重要,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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模型為軸對稱結構,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個節點,見上圖網格
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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%
計算結果:
諧響應分析計算結果
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結構在0~6000Hz的頻率范圍內,位移-頻率關系曲線如下圖所示。
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寶石軸承內徑軸向位移(Y向)最大響應為1.5e-3mm,峰值頻率為1570Hz,相位-89.916。
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寶石軸承內徑X方向位移-頻率關系曲線如下圖所示,最大位移5.36E-7mm,位移遠小于Y向1.5E-3mm。
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