آشنایی با کوپلینگ در Ansys

اجرای کنترل ارتعاشات به کمک مدار شانت پیزوالکتریک در نرم افزار انسیس مرهون وجود قابلیت میدان­ های کوپله می­ باشد. تحلیل میدان­ های کوپله، تاثیرات متقابل دو یا چندین میدان مختلف بر روی هم را مورد بررسی قرار می­ دهد. تحلیل پیزوالکتریک، تقابلی میان میدان مکانیکی و الکتریکی(البته به طور کل مواد پیزوالکتریک قابلیت کوپله بین میدان ­های الکتریکی، گرمایی و مکانیکی دارا می ­باشند) ایجاد می­ کند و قادر است تا ولتاژ حاصل از جابجایی وارده و یا باالعکس را محاسبه نماید.

المان­ های مورد استفاده برای مدلسازی پیزوالکتریک در انسیس

تحلیل­ های ممکن برای پیزوالکتریک(که فقط در انسیس مکانیکال و مولتی فیزیک ممکن است) عبارتند از استاتیک، مودال، هارمونیک، و گذرا. برای تحلیل پیزوالکتریک بایستی یکی از المان­ های زیر انتخاب شوند.

PLANE13	KEYOPT(1) = 7 coupled-field quadrilateral solid
SOLID5	KEYOPT(1) = 0 or 3 coupled-field brick
SOLID98	KEYOPT(1) = 0 or 3 coupled-field tetrahedron
PLANE223	KEYOPT(1) = 1001, coupled-field 8-node quadrilateral
SOLID226	KEYOPT(1) = 1001, coupled-field 20-node brick
SOLID227	KEYOPT(1) = 1001, coupled-field 10-node tetrahedron

تنظیمات KEYOPT موجب فعال شدن درجات آزادی پیزوالکتریک می­ شوند(جابجایی و ولتاژ). برای المان­ های SOLID5 و SOLID98، KEYOPT(1)=3 فقط تنظیمات پیزوالکتریک را فعال می­ کند. کنترل تنظیمات حل برای پیزوالکتریک به صورت خودکار نمی ­باشد و بایستی با استفاده از دستور SOLCONTROL، تنظیمات مورد نظر تعیین شوند. برای تغییر شکل ­های بزرگ بایستی از تحلیل غیر خطی پیزوالکتریک استفاده شود.

برای تعریف ضرایب و مشخصات مکانیکی و الکتریکی پیزوالکتریک می ­توان علاوه بر استفاده از رابط گرافیکی نرم افزار، از دستور TB نیز استفاده نمود. المان مورد استفاده برای ساختن مدل پیزوالکتریک solid5 در نظر گرفته شده است. solid5  المان 8 نقطه ­ای با حداکثر شش درجه آزادی در هر نقطه است. تنظیمات موجود برای این المان به کمک دستور KEYOPT   به شکل زیر قابل اعمال است.

UX, UY, UZ, TEMP, VOLT, MAG if KEYOPT (1) = 0

TEMP, VOLT, MAG if KEYOPT (1) = 1

UX, UY, UZ if KEYOPT (1) = 2

TEMP if KEYOPT (1) = 8

VOLT if KEYOPT (1) = 9

MAG if KEYOPT (1) = 10

حال می توان قطعه پیزوالکتریک را با استفاده از دستورات زیر پدید آورد.

ET,1,5 ! 8-node solid with all DOF, used for piezoceramic transducer

MP,DENS,1,7730 ! Density of piezoceramic

MP,PERX,1,8.7969E-9 ! Permittivity of piezoceramic

MP,PERY,1,8.7969E-9

MP,PERZ,1,8.7969E-9

TB,PIEZ,1 ! Piezoelectric "e" matrix of

TBDATA,3,-6.1

TBDATA,6,-6.1

TBDATA,9,15.7

TB,ANEL,1 ! Stiffness "c" matrix of piezoceramic

TBDATA,1,12.8E10,6.8E10,6.6E10

TBDATA,7,12.8E10,6.6E10

TBDATA,12,11.0E10

TBDATA,16,2.1E10

TBDATA,19,2.1E10

TBDATA,21,2.1E10

در شکل زیر یک مدل تیر مرکب آلومینیومی به همراه وصله­ ی پیزوالکتریک نشان داده شده است.

برای اطلاعات بیشتر از طریق قسمت نظرات اقدام کنید.