基于ANSYS的纯压电振子瞬态特性分析

基于ANSYS的电-结构耦合场,对矩形纯压电振子进行模态分析、谐响应分析和瞬态响应分析。通过模态分析和谐响应分析得到面内的一阶纵向振动和二阶弯曲振动的频率和振型以及两振型在振动方向上正交的理想频率;通过瞬态响应分析,得到在理想频率下各动力学参数随时间的变化曲线以及椭圆运动轨迹,得出振子从激振开始到振动达到平衡这一过程所经的时间和应力变化情况。该结果对超声波电动机性能和工作效率的提高有实际意义。     

基于面内模态的直线超声微电机研究

对矩形压电振子进行了研究,对其结构进行了改进,提出了一种直线超声微电机,介绍了其结构和工作原理,运用ANSYS有限元分析软件建立了压电振子的有限元模型,对压电振子进行了模态分析和谐响应分析,对压电振子的纵向和弯曲振动的面内模态的简并进行了分析。分析发现改进后的压电振子激振频率降低,频率点得到优化;同时,压电振子的振幅也明显变大。研究结果为纵弯面内复合模态的直线超声电机制作和实验研究提供了依据。     

基于ANSYS的直线超声波电动机仿真

研究了一种纵弯复合型的直线超声波电动机,介绍了其结构和工作原理,运用ANSYS 11有限元分析软件建立了压电振子的有限元模型,对压电振子进行了模态分析、谐响应分析、瞬态动力学分析和接触分析.通过仿真得到了压电振子的振型,计算了压电振子的产生纵弯复合振动的最佳频率,验证了压电振子驱动足的椭圆运动的形成,并通过接触分析证明了这种直线超声波电动机的可行性.仿真结果对纵弯复合模态的直线超声波电动机的设计具有重要的指导意义,为直线超声波电动机的制作和实验研究奠定了基础.     

超声波电动机压电振子机电耦合振动分析

建立了超声波电动机复合定子的机电耦合有限元动力方程,利用有限元软件提供的压电单元和压电材料,通过对压电振子的激振分析实现方程的解耦,绘制了机电耦合体的导纳曲线,直观地得到了压电振子内节点自由度的分布情况,从而为压电振子的前期设计及解决机电耦合问题提供了一种有效的方法。     

楔环联接方式的圆柱壳体振动传递特性分析

为了降低系统的振动噪声,楔环联接结构被广泛地应用于圆柱壳体的联接.通过对楔环联接进行适当的简化,运用ANSYS进行模态分析和谐响应分析,并在谐响应分析结果的基础上提取楔环联接两侧的振动响应值以进一步求取振级落差,仿真得到振级差曲线,分析该联接方式对振动传递特性的影响.在振动实验中,采用正弦激励法得到实测的振级落差曲线....     

中空形行波超声波电动机的研究

研究了一种新型中空形行波超声波电动机,电机定子呈圆环形,内孔为正十六边形,16片压电陶瓷依次粘贴在定子的内表面。定子齿呈锥形,并在圆环外表面呈周向排布。利用ANSYS软件对定子进行模态分析,确定选用,四阶面内弯振模态作为电机的工作模态。对定子进行谐响应分析,通过施加不同的电压值研究质点位移随电压的变化情况。研究证明了电机设计的合理性。     

一种纵弯复合单驱动足超声波电动机的设计

研究了一种新型的纵弯复合单驱动足超声波电动机,并设计了压电振子的极化方向和电路连接。对纵弯复合单驱动足超声波电动机的10个结构参数进行了灵敏度分析,得到不同参数对电机的纵振模态、弯振模态以及频率差值的影响,并进行了纵弯简并,得到了优化后的结构参数。     

一种矩形振子新型压电直线电机

分析了振子面内弯曲模态的激发原理及电机的驱动机理。通过Ansys分析计算,得到了压电振子面内两种弯曲模态的频率,并对压电振子及电机结构进行了设计。研制了一种基于矩形复合层板面内弯曲模态压电直线电机,并进行了相应的实验研究。研究表明：当激励信号电压为380 V,频率为65.2 kHz时,电机最大运行速度约为458.3 mm/s,驱动力为2.2 N,且正反向运行良好。     

基于APDL的矩形复合压电振子的优化设计

通过ANSYS模态分析,得到模态频率随尺寸参数的大致变化规律,进行尺寸参量的灵敏度分析,为设计变量的最终确定提供判断依据;通过建立矩形复合压电振子的ANSYS参数化模型,设定能够实现振幅与频率匹配、频率兼并的目标函数,期间依据模态知置信准则进行工作模态的识别,实现对振子的参数优化设计。最后经ANSYS优化程序得到压电复合振子最优尺寸参数,通过理论计算验证了该方法的可行性。     

矩形复合超声波电动机振子的尺寸调整及优化设计

基于矩形薄板面内振动的直线型复合超声波电动机振子的尺寸设计就是通过调整复合振子弹性体的尺寸参数,并借助ANSYS的模态分析,最终在同一驱动频率下激励出弹性基体的两个面内振动模态,从而实现压电振子表面按椭圆轨迹的振动.通过ANSYS分析得到了振子频率随各尺寸参数的变化规律,从而总结出矩形超声波电动机压电振子设计的基本步骤,最后进行了尺寸优化设计分析并进行了对比.结果表明该振子设计的方法可以用于矩形超声波电动机压电振子的尺寸调整问题,从而为实现谐振提供了很好的调整方法.     

基于ANSYS的超声波电动机压电振子动力学参数的提取

从理论上推导了在某一模态下超声波电动机振子的模态参数之间的关系,利用ANSYS软件对超声波电动机压电振子进行数值模拟分析,实现了基于ANSYS的压电振子各动力学参数的提取,从而将复杂的超声波电动机振子模型简化为单自由度的弹簧一质量系统,经与理论计算值对比,结果表明该方法对于获得超声波电动机动力学参数行之有效.     

微型化矩形振子近似行波型直线超声波电动机

探索了在微型直线超声波电动机中实现近似行波驱动的途径,研制了一种外形尺寸为39 mm×6 mm×12.7 mm的环状矩形振子近似行波型直线超声波电动机。结合电机振子的有限元模态分析,阐述了依靠激发空间相位差为90°的两个正交弯曲振动模态,实现行波在环状矩形振子上被激发和传播的电机运动原理。使用7块压电陶瓷片来分别激发振子的两个工作模态。在振子底部设计了梳齿状结构,以放大振幅。利用有限元法进行结构设计,使两个工作模态的频率简并。通过激光测振,证实了电机振子设计方案的有效性。通过对实际样机的驱动齿旋向测试,初步证实近似行波的形成及传播的存在。初步的样机特性实验表明:在频率为66 kHz和160 V峰峰电压激励下,电机最大速度为162.5 mm/s,最大预压力负载为8.5 N。该电机初步达到设计目标。     

Design and Properties of Piezoelectric Vibrator with Generating Function by FEM Analysis

Bimorph type piezoelectric vibrator with generating function is designed using Finite Element Method (FEM) and fabricated. Design of piezoelectric vibrator by FEM is focused at its length and the weight of added mass. Also, the vibration and charging properties of the fabricated piezoelectric vibrator are investigated. As the FEM analysis results, when the piezoelectric vibrator is the length of 18 mm and the additive weight of 0.3 g, its resonance frequency decrease to 150 Hz. Also, when input voltage of 20 V is applied, output voltage is 10.285 V in generating element. As the properties of piezoelectric vibrator fabricated, when input voltage is 20 V_rms, the acceleration of piezoelectric vibrator and output voltage are about 1.1 G and 10.18 V_rms, respectively. When gold capacitor of 0.0066 [F] is used as the load, the output voltage is about 3 [VDC] after 3600 [sec] driving time.     

微型振动式压电发电机的设计与特性分析

为了设计出与应用场合相匹配的微型振动式压电发电机,采用模态分析和谐响应分析方法对压电双晶片发电机的振动特性进行了研究,并分析了压电晶片的长度、宽度、厚度、质量块质量等参数对压电发电机固有频率的影响.在此基础上,基于压电发电机的等效电路模型对发电机的发电特性进行了研究,并分析了压电发电机的上述结构参数对输出电压和功率的影...     

宽频激励下双稳态压电振动发电机供电能力分析

为了探讨双稳态压电振动发电机在宽频激励下的供电能力问题,建立了宽频激励下双稳态压电振动发电机系统的动力学模型,仿真了双稳态压电振动发电机系统的输出响应特性和不同运动状态的输出电压特性,研究了双稳态压电振动发电机系统运行在高能量轨道上的激励条件,据此优化双稳态压电振动发电机结构参数,并对传感器网络节点的用电需求和双稳态压电振动发电机的供电能力进行分析。仿真和实验结果表明:双稳态压电振动发电机在宽频激励下,其输出平均功率为3.8 m W,能够满足实际振动环境下无线传感器网络节点的用电需求。     

Design and performances of high torque ultrasonic motor for application of automobile

We propose an ultrasonic motor of high torque with a new configuration for application in automobiles. The newly designed stator is a two sided vibrator consisting of a toothed metal disk with a piezoelectric ceramic ring bonded on both faces of the disk which generates a flexural traveling wave along the circumference of disk. In this configuration, the displacement on the surface of stator may not be confined. It also produces a large vibrating force and amplitude because the vibrator is sandwiched by two piezoelectric plates. It is possible to increase the torque by improving the vibration characteristics. We used the finite element method to compute the vibration mode of the motor of diameter 48 mm. A sixth mode was chosen as the operation mode with a resonance frequency of about 73 kHz. We fabricated a prototype according to this design and measured its performance. The performance measurement of the prototype motor showed that its stall torque was about 1.8 Nm and efficiency was 37% at 60% of the maximum torque. Compared to a conventional motor which employed a single sided piezoelectric vibrator of the same outer diameter, we obtained, with this prototype, a maximum torque of about twice as great. The motor may be useful to apply as an actuator in a mobile car.     

仿生步行小型直线超声电机

提出了一种新颖的由扁柱状夹心压电振子构成的压电超声直线微电机。它能使驱动端产生类似于人步行的运动,借助摩擦力实现沿直线的双向动力输出,带动所搭载的物体做大行程精密移动;只需单相电源驱动,便于无线操纵;可在无辅助支持的情况下直立行走;通过切换驱动频率可实现双向运动。实验样机最大速度为0．08m/s,可搭载最大负载15N,双向特性基本一致。