压电陶瓷片耦合振动模态的ANSYS模拟分析(4)

第4期 姜德义,郑拯宇等:压电陶瓷片耦合振动模态的ANSYS模拟分析 455

313 模态计算和反应分析

在加载求解过程中,我们首先定义分析类型为模态分析,以求解短路状态(谐振状态)和开路状态(反谐振状态)下压电陶瓷片的耦合模态自然频率。在定义模态提取方法上,选择分块Lanczos方法,即采用一组特征向量来实现Lanczos迭代计算,其内部自动采用稀疏矩阵直接求解器,计算精度高,速度快。

¹ 短路状态下:

/SOLUANTYP,MODAL

MODOPT,LANB,10,50000,150000!定义分块LANCZOS法MXPAND,10NSEL,S,LOC,Z,HN

D,ALL,VOLT,0!压电陶瓷层下表面接地NSEL,S,LOC,Z,HA

D,ALL,VOLT,0!压电陶瓷层上表面短路NSEL,ALLSOLVE

*GET,F1,MODE,2,FREQ*GET,F2,MODE,5,FREQFINISH

HARFRQ,5000,35000NSUBST,2KBC,1EQSLV,ICCGSOLVE

HARFRQ,39000,45000SOLVE

HARFRQ,46000,54000SOLVEFINISH

结果处理:¹ 短路状态下:

/POST1/VIEW,1,1,1,1/VUP,,Z/TYPE,,4*DO,I,1,10SET,LS,IPLDISP,1*ENDDOFINISH

º 开路状态下:

ANTYPE,MODAL

MODOPT,LANB,10,50000,150000!定义分块LANCZOS法MXPAND,10

NSEL,S,LOC,Z,HA!删除压电陶瓷层上表面电压DDELE,ALL,VOLT

CP,1,VOLT,ALL!耦合电压NSEL,ALLSOLVE

*GET,F3,MODE,4,FREQ*GET,F4,MODE,8,FREQFINISH

ANSYS所模拟的压电陶瓷片在谐振状态下的变形如图3所示:

» 外加电压激励下:

NSEL,S,LOC,Z,HA

CP,1,VOLT,ALL!耦合电压

D,N1,VOLT,10!在上表面加载电压10VNSEL,S,LOC,Z,HN

D,ALL,VOLT,010!在将下表面接地NSEL,ALLFINISH/SOLUEQSLV,SPARSEANTYPE,HARMIC

图3 压电陶瓷片反谐振状态下的变形

º 开路状态下:

/POST1*DO,I,1,10SET,LS,IPLDISP,1*ENDDO/VIEW,1,1,1,1/VUP,,Z/TYPE,,4

ANSYS所模拟的压电陶瓷片在反谐振状态下的

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