搜索应用 | 压电支撑结构的流固耦合分析
2017-03-25 by:CAE仿真在线 来源:互联网
案例描述:
下图是一个压电支撑的结构,我们需要分析压电支撑振幅与电源以及频率的关系曲线。
技术难点:
本案例的分析难点在于:
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压电支撑结构模型简化及边界条件设定;
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陶瓷片为压电材料,需要ANSYS耦合场单元(同时具有结构和电压自由度)、压电材料弹性矩阵和压电矩阵;
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压电支撑工作在氟溴油中,属于典型的湿模态问题,需要对流体建模,定义流固耦合界面及流体参数;
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如果考虑流体影响,流固耦合边界需要高密度网格,总体工作量和计算量很大。
解决方案:
针对这些难点,我们的解决方案如下:
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压电陶瓷片选取ANSYS耦合场单元,设定KEYOPT既具有结构自由度,也具有电压自由度,压电材料采取经验数据(以前积累的数据);
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氟溴油对结构振动特性至关重要,不可简化,这里使用ANSYS流固耦合单元,定义流固耦合面,流畅最外再加Fluid129单元模拟无限远处,以模拟波向外的传播和反射;
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模型为轴对称结构,因而选取ANSYS 2D轴对称单元解决。
最终生成如下模型:
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共划分132662个单元,399009个节点,见上图网格
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分别在两陶瓷片表面施加50V交流电
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分析类型选择Harmonic,求解方法选择Full
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载荷分析频率范围:0~6000Hz,阻尼比5%
计算结果:
谐响应分析计算结果
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结构在0~6000Hz的频率范围内,位移-频率关系曲线如下图所示。
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宝石轴承内径轴向位移(Y向)最大响应为1.5e-3mm,峰值频率为1570Hz,相位-89.916。
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宝石轴承内径X方向位移-频率关系曲线如下图所示,最大位移5.36E-7mm,位移远小于Y向1.5E-3mm。
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