一种沟槽结构四臂压电式加速度计的仿真设计

介绍了现有四臂压电式加速度计的工作原理及ANSYS软件在压电式加速度计方面的应用。将传统的四臂压电式加速度的悬臂梁改用沟槽式结构。并使用ANSYS软件进行仿真分析,发现沟槽结构的加速度计的灵敏度可以高达0.633 5mV/gn,远高于平坦基体表面结构式加速度计的灵敏度(0.281 95mV/gn)。     

体硅加工的压电式微加速度计的设计

提出并设计了一种采用体硅微制造工艺制造的压电式微加速度计,其中体硅加工的硅质量块由悬臂梁支撑且悬臂梁部分区域沉积ZnO压电薄膜.通过对压电悬臂梁建立一维解析模型,研究了影响加速度计灵敏度的结构因素.在此基础上,利用有限元方法软件ANSYS设计了实际的微加速度计,并对六种不同的微加速度计结构进行了分析,得到了不同结构微加速度计的工作频率范围及灵敏度结果.     

MEMS高g值加速度计力学分析

运用有限元软件ANSYS并结合刚度矩阵算法对一种高g值加速度计结构进行了应力分析和模态分析,得到了在50000gn值的冲击下加速度计的应力、最大位移、模态响应,表明该结构能够在高冲击环境下安全工作.     

ZnO压电薄膜声传感器的有限元分析

阐述了ZnO压电薄膜声传感器的结构和工作原理,并用ANSYS 9.0对压电薄膜声传感器进行了静态分析、模态分析和谐响应分析。通过静态分析,得到压电薄膜声传感器的灵敏度为16.4 mV/Pa;模态分析得出了传感器的第一阶固有频率为12.379 kHz;谐响应分析则获得感应电压与动态外力频率之间的关系。这些分析为此类声传感器的设计提供了理论依据。     

压电式马达变量控制系统的研究

针对现有自然水流发电装置控制系统适应性差、响应频率不足、超调量大、控制精度不足等缺点,引入压电技术,提出一种压电式马达变量控制系统.首先,分析了系统控制原理.对变量马达转速控制系统进行建模分析,得到对应的传递函数.然后,对压电阀控制系统进行分析,建立压电式马达变量控制系统的传递函数.最后,采用Matlab软件,分别对传...     

压电加速度计在水工闸门模态测试中的应用

为了用试验法研究某水工闸门的振动特性,在分析压电加速度计性能指标的基础之上,针对某水利枢纽上的平面闸门,选用HK9104型压电加速度计,设计测试系统,运用脉冲锤击法进行模态测试,通过模态分析得到闸门结构的模态振型和模态参数.结果表明:闸门的固有频率以低频为主,分布在较宽范围内,这是引起流激振动的主要内因,压电加速度计具有较好的低频响应特性和较高的灵敏度.     

基于神经网络的涡轮叶片结构模态仿真

针对工作在复杂环境下的航空发动机涡轮叶片模态特性在工作环境变化下会发生相应的变化,应用有限元分析软件ANSYS对航空发动机低压一级涡轮叶片进行了模态仿真,并在ANSYS概率设计模块中应用响应表面法和蒙特卡洛法模拟了旋转软化、应力强化、温度梯度和材料参数的分布,以这四类变量的分布为神经网络的训练样本,应用遗传算法优化后的三层BP神经网络对该样本进行训练,得出固有频率的分布,从而得到了以上四类变量的变化对固有频率的影响.仿真结果与实际吻合较好.     

双晶片悬臂梁式压电传感器的有限元仿真研究

压电传感器作为一种便捷、高效的传感器类型,越来越受到人们的青睐.为研究压电传感器机电耦合能力,将压电高聚物聚偏氟乙烯(PVDF)黏结而成的压电双晶片悬臂梁作为研究对象,利用有限元分析软件ANSYS Workbench,首先完成对模型的构建和模态分析,得出模型的固有频率和固有振型,再建立压电材料的压电本构方程,对压电双晶片悬臂梁模型发电量进行模拟仿真,最后将仿真结果与前人研究结果相对比.分析得出:在10 mm的形变量下,能够产生最大320 V左右的瞬时电压,这与前人的研究结果相近,验证了仿真结果的准确性,同时也证实了压电双晶片悬臂梁作为压电传感器的可行性.     

利用Msc.dytran优化高冲击压电式加速度传感器设计

为优化压电式加速度传感器设计,提高其量程,用瞬态动力学仿真软件Msc.dytran对中心压缩型压电式加速度传感器在导弹碰靶过程中的加速度和动态应力进行模拟仿真。结果表明：对于结构一定的传感器,压电片厚度存在一个最佳值,可以通过仿真选择较好的材料组合（如,基座选铝、压电材料选石英）来减小透射到压电片中的应力波强度,以提高传感器的量程。     

基于ANSYS的压电四维力传感器一种优化设计方法

在压电式多维力传感器设计过程中,传感器结构对性能的影响难以准确把握,提出一种基于ANSYS的传感器优化设计方法.把不同切型的石英晶片按照特定的双环结构排列实现空间四维力的测量.运用ANSYS有限元软件,研究压电式四维力传感器弹性膜对传感器灵敏度与固有频率的影响规律.分析结果表明:该方法能够有效的平衡传感器灵敏度与固有频...     

压电加速度传感器的建模方法研究

介绍了压电加速度传感器固有频率的计算方法,根据中心压缩型和平面剪切型压电传感器的物理模型,建立其力学模型。通过计算和实验结果对比,引入接触刚度对计算模型进行修正,结果表明本文的计算方法是正确的。     

虚拟环境中微加速度传感器建模及拟实运行

对虚拟环境中微加速度传感器建模及拟实运行进行了研究.此微加速度传感器采用悬 臂梁式结构.论文分析了其静态特性和动态特性,建立了悬臂梁变形模型和微加速度传感器动 态行为模型;讨论了在修改结构尺寸过程中,梁长、梁厚对微加速度传感器的影响,并优化了结 构参数;最后建立虚拟环境,进行拟实运行,验证设计结果.     

不同安装方式对压电加速度计灵敏度的影响

灵敏度是压电加速度计的主要参数,不同的安装方式会对其灵敏度造成一定的影响。在理论推导的基础上,采用试验方法验证了不同安装方式对压电加速度计灵敏度的影响,对压电加速度计的使用提供指导。     

微型之字形压电式能量收集器输出电压的建模和仿真

为了有效解决无线传感器网络节点的供电难题,提出之字形结构的微型压电式能量收集器。相比于传统的直悬臂梁,此结构等效加大了压电梁的长度,降低了系统的固有振动频率。建立了之字形压电梁的本构方程和受迫振动方程,推导得到其输出电压的频域表达式。基于之字形压电梁的结构,利用ANSYS软件对其进行了谐响应分析。仿真结果表明,压电梁的输出电压在各阶固有振动频率处存在极值,符合理论分析的结果;输出电压大小随压电梁长度增加而降低,随压电梁宽度增加而升高,但均为非线性关系;压电梁末端质量块的长度和厚度、基体层厚度减小时,会导致输出电压的增大。在论文中所提出的结构尺寸下,10根直梁构成的之字形结构压电梁,在其一阶固有振动频率处,输出电压可达10 V以上,符合无线传感器网络节点的实际供电需求,证明了之字形压电梁结构的有效性。     

基于压电自供电的采煤机状态无线监测装置

考虑到压电自供电装置中压电振子的几何参数直接影响其共振频率,从而影响压电自供电装置的发电量,因此需要根据环境激励频率设定最佳的压电振子的几何参数,本文对基于压电自供电的采煤机状态无线监测装置进行研究,通过理论分析、仿真以及实验方法对对不同悬臂梁结构在不同外界激励作用下的发电量进行研究。研究结果表明：悬臂梁自由端质量块质量以及悬臂梁长度越大,悬臂梁压电结构的固有频率越低;随着悬臂梁厚度的增加,悬臂梁压电结构的固有频率逐渐增大。以此为依据对采煤机不同监测位置的装置选取最佳匹配的压电结构几何参数,并通过采煤机工作状态监测实验验证了本文研究的压电自供电无线监测装置的可行性。     

压电加速度传感器的固有频率计算方法研究

针对压电加速度传感器在工程应用中的特点,从传感器的力学模型出发,建立数学模型,分析了基座、压电片、质量块对压缩型压电加速度传感器固有频率的影响,通过计算和仿真,得出了影响传感器固有频率的一些影响因素与变化规律。计算和仿真结果表明了计算方法的有效性。     

Deflection of coupled elasticity–electrostatic bimorph PVDF material: theoretical,FEM and experimental verification

Piezoelectric materials have wide applications in the field of mechanical, aerospace and civil engineering because of its voltage dependent actuation. Piezoelectric material goes through voltage generation whenever deflection is induced in it and vice versa. Piezoelectric bimorph beam has been widely used for sensing and actuating. In the actuation mode, an electric field is applied across the beam thickness, one layer contracts while the other expands. This results in the bending of the entire structure and tip deflection. In the sensing mode, the bimorph is used to measure an external load by monitoring the piezoelectric induced electrode voltages. In this research work, a 2D bimorph piezoelectric actuator model having two layers made of polyvinylidene fluoride (PVDF) material was developed to examine the inverse piezoelectric effect. Finite element analysis (FEA) was carried out on specially designed actuator model by using MATLAB Partial Differential Equation (PDE) Toolbox™. Theoretical analysis has been carried out to measure the tip deflection under applied electric field. The laboratory test was performed to investigate the deformation behavior of piezoelectric actuator. It is observed that, more the electric field applied, more the material would be deformed in a particular direction. The experimental results are in good agreement with numerical results.

     

双晶悬臂梁式压电换能器建模与结构参数分析

针对如何提高悬臂梁压电发电效率的问题,通过对压电换能器进行力学分析并建立了一个电路等效模型,从而得到了悬臂梁谐振角振频率和输出功率的计算公式。通过代入数值进行计算仿真得出结构参数对输出功率的影响的曲线。通过分析得出:在设计悬臂梁的结构参数时尽量在结构强度允许的条件下选择更重的附加质量块,电极长度和梁的长度比值为0.8,压电陶瓷和金属层厚度比为0.25,能提高换能效率等结论。