压电微马达有限元分析及实验研究

压电微马达是微型机械领域中的一个崭新课题,本文从动力学角度对压电微马达进行有限元分析,得出固有频率和定子表面切应力场等重要结论,并通过模型样机实验研究验证有限元分析结论的正确性,从而为压电微马达的优化设计奠定了基础。     

压电驱动器激励的触觉显示器结构设计及有限元分析

本文针对表面纹理质地触感再现,借助有限元软件ANSYS11.0,设计了压电驱动器激励的触觉显示器。利用压电陶瓷的逆压电效应,在压电双晶陶瓷片上下表面施加稳态正弦激励电压,激发整个装置共振;调节电压的峰峰值和频率,激发出不同的振动模式以得到不同的振动响应,从而产生不同的触感。根据粗糙度的定义证实了装置的可行性,为最终研制出一种组合式、高密度、可独立精确控制各振子振动模式的触觉显示器装置提供了可靠的依据。     

压电换能器底座ANSYS有限元分析

压电换能器是超声无损检测中的一个重要的组成环节,然而,有许多因素影响压电换能器的性能。文章运用有限元ANSYS软件,模拟出压电换能器的模型,分析其底座对压电换能器性能的影响。结果发现,金属基座不仅具有保护压电材料的作用,解决电极引出问题,而且还能增大压电换能器的输出电压,有效地提高其压电性能。     

压电薄膜微传感器的动态特性分析

论述了压电薄膜微传感器的结构和工作原理,应用有限元方法对压电膜微传感器进行了动力学分析。利用有限元软件ANSYS7．0对压电薄膜微传感器结构的振动模态进行了仿真,并拟合了感应电压和动态外力幅度、频率以及结构几何参数之间的关系,这些分析为此类微传感器的设计提供了理论依据。     

基于圆形振动膜的MEMS压电传声器研究

为提高微电子机械系统(Micro-electro-mechanical systems,MEMS)压电传声器的灵敏度和成品率,提出一种优化设计的圆形振动膜MEMS压电传声器。采用硼扩散方法实现振动膜的圆形支撑墙,避免由于方形支撑墙造成的四角应力集中,并通过深硼扩散技术,增加圆形围墙的厚度,避免了振动膜的"软"支撑问题;振动膜采用Si3N4/SiO2/Si3N4复合结构,减少振动膜的内应力;采用电极分割串联技术,传声器被分割成在声学上并联、在电学上串联的若干部分,以期提高MEMS传声器的灵敏度。在结构优化的基础上,利用MEMS技术制备压电微传声器,所制备传声器振动膜平坦、无褶皱,成品率有了明显提高。在消声室中采用同时比较法对传声器进行测量,优化设计的圆形振动膜传声器的灵敏度有了明显提高,达到0.3 mV/Pa。     

压电结构的有限元分析方法

提出了一种新的压电结构有限元分析方法，即压电薄板立体单元法。利用哈密顿原理推导出压电结构的变分方程，建立了智能结构的有限元动力方程。并以具有压电薄层的层合板为例进行了研究，证明了本文所用方法简单、正确     

利用有限元分析工具优化设计微气体传感器结构

利用金属铂的热阻、热敏特性以及SiO2、SiNx良好的绝热绝缘特性，设计一种以金属铂薄层为加热器，叉指状金薄层为信号电极，SiO2和SiNx为隔热和电绝缘层的硅基微结构气敏元件。利用有限元分析工具ANSYS，对该硅基微结构气敏元件的加热衬底的温度场进行模拟和分析，根据分析的结果对所设计的气敏元件优化，优化后的气敏元件热损耗将更小，响应速度将更快。     

压电陶瓷阻尼振动的有限元模型分析

分析了压电陶瓷的压电效应在桥梁振动中减小振动的应用，压电效应将振动机械能转化为电能，进行能量转移从而起到减弱振动的作用。由于压电陶瓷的实验研究费用较高，借助计算机建模技术，对4种数学模型进行了分析。结果表明，压电纤维材料阻抗回路（CPRE）具有较好的应用效果，为后期的实验指明研究方向。     

PZT厚膜压电悬臂梁结构的有限元分析

设计了一种硅微悬臂梁结构,在低频环境中以压电厚膜进行信号转换、谐振.使用有限元分析软件ANSYS对结构建模,并进行模态和谐响应分析.模拟分析的结果表明通过制备添加金属质量块及选择合理的尺寸范围,结构固有频率可在100～1500Hz之间;该结构在共振条件下将运动信号转换为电压信号输出时,电压可达0.4V以上,足以开启双锗二极管进行电路整流.     

基于ANSYS的电连接器压电分析和研究

介绍了现阶段对电连接器的研究状况,论述了ANSYS压电分析原理,利用ANSYS软件对电连接器的压电效应进行仿真分析,得出电连接器的结构位移变形图和应力分布图,为电连接器的可靠性设计提供了有力依据。     

含金属芯压电纤维的传感特性研究

基于设计和工程实用性的需要,建立了含金属芯压电纤维压电传感器的理论模型。根据本构关系方程,推导出悬臂杆结构含金属芯压电纤维受轴向力和轴向应变后产生电荷的解析表达式;分别计算了不同半径比、含钨芯和铂金芯的压电纤维受到固定轴向力和固定轴向应变时产生的电荷值,分析了金属芯性能和半径比对产生电荷的影响。试验比较了不同长度和半径的压电纤维的准静态和动态应变传感性能,测试了等强度梁的固有振动频率。试验结果表明,该传感器具有较高的准静态和动态应变传感灵敏度,最高达0.163nC/με;具有较好的冲击振动传感性能。     

退火炉底板热结构耦合的有限元分析

利用ANSYS有限元软件并采用间接耦合法对环形退火炉炉底板构件进行热应力分析,为了进一步较为准确地揭示在热处理过程中炉底板的温度和应力场分布规律,关键点主要是考虑对流换热因素的边界条件。首先,编辑对流环境温度函数以及施加对流换热系数模拟炉底板温度场。然后,在温度场的基础上,采用热—结构耦合的方法,实现温度场与外载荷的热结构耦合分析,得到炉底板的应力变化分布规律。分析结果结合炉底板实际工作环境来分析失效的原因,可以对提高炉底板的使用寿命有着重要的理论指导作用。     

传感器轴承多极环形磁体磁场有限元分析

首先基于ANSYS对传感器轴承的环形磁体进行建模并定性和定量地分析了沿x轴方向上的磁感应强度变化,然后将这一结果与理论推导计算进行对比,从原理和方法上比较了两者的异同以及对磁体表面磁场强度的影响,最后对传感器轴承多极环形磁体表面的磁场进行分析,探讨了实际加工生产的多极环形磁体对传感器轴承输出精度的影响.     

基于压电陶瓷的磁致伸缩位移传感器建模分析

对基于压电陶瓷的磁致伸缩位移传感器进行建模与分析。通过磁极化强度模型,分析了弹性波机理。以波导丝和压电陶瓷拾音器为讨论核心,综合运用弹性波振动模型、磁机耦合关系、压电效应等理论,推导了传感器系统的磁机耦合模型及电压输出模型,表明了系统结果主要与磁场强度、脉冲电流、距离、材料参数等有关。通过搭建以压电陶瓷作拾音器的磁致伸缩位移传感器系统,比较模型数据和实验结果,证明了系统模型的合理性,为磁致伸缩位移传感器的研究提供了理论参考。     

Locating Acoustic Emission Signals Due to Shock Impacts on a Carbon Fiber Sample Using Piezoelectric and Fiber Optic Sensors

Russian Journal of Nondestructive Testing - Comparative tests related to locating acoustic emission (AE) signals due to shock impacts on a T700 carbon fiber sample were carried out. Piezoelectric...     

Fluid Pump Using a Bar-shaped Piezoelectric Transducer

There are two kinds of piezoelectric pumps:check valve pumps and valve-less pumps.Whether to use a check valve or not depends upon the application occasion.To achieve large backpressure for higher flow rates,the pump with check valve is desirable.However,adding check valves implies more complex structure and higher probability of valve blocking,etc.In order to solve the problem,effective driving and transport mechanics with compact construction and reliable service are being sought.In this paper,using the second-order longitudinal vibration mode of a bar-shaped piezoelectric vibrator for driving fluid,a piezoelectric pump is successfully made.The proposed piezoelectric pump consists of coaxial cylindrical shells and a bar-shaped piezoelectric vibrator,which has a disk part and a cone part.The lead zirconium titanate ceramic rings fixed in the vibrator are polarized along the thickness direction.When the second-order longitudinal vibration of the vibrator along its axis is excited,the disk part of the vibrator changes periodically the volume of the chamber and the cone part acts as a pin valve,driving the fluid from the inlet port to the outlet port.Finite elements analysis on the proposed pump model is carried out to verify its operation principle and design by the commercial FEM software ANSYS.Components of the piezoelectric pump were manufactured,assembled,and tested for flow rate and backpressure to validate the concepts of the proposed pump and confirm the simulation results of modal and harmonic analyses.The test results show that the performance of the proposed piezoelectric pump is about 910 mL/min in flow rate with a highest pressure level of 1.5 kPa under 400 V peak-to-peak voltage and 51.7 kHz operating frequency.It is confirmed that this bar-shaped piezoelectric transducer can be effectively applied in fluid transferring mechanism of pump through this research.     

智能结构中的压电传感器与驱动器

本文阐述了智能结构中的压电应变传感器与应变速度传感器的原理、检测电路,简述了压电驱动器的原理及驱动电路,最后介绍了其在主动振动控制中的应用。     

压电式传感器及其智能化适调技术研究

在分析压电式传感器的信号适调特征基础上,介绍了新研制的集截止频率可程控的抗混叠滤波器与电荷放大器模块于一体的新型多功能电荷放大器适调模块和集截止频率可程控的抗混叠滤波器与恒流源于一体的新型多功能ICP传感适调模块的原理、特点与主要技术指标.