German_psv

Неравномерность напряжения на поверхности пьезоэлемента

Добрый день, коллеги.

 

На пьезоэлементе вычислил электрическое напряжение между его нижней и верхней поверхностями, создаваемое плоской акустической волной, падающей по оси OZ.

Поляризация пьезоэлемента – по оси OZ. Нижняя поверхность пьезоэлемента заземлена (на рисунке она синяя).

Электрическое напряжение на верхней поверхности пьезоэлемента распределено неравномерно, снижается к краям диска (в центре красное с переходом к коричневому на краях), см. рисунок в аттаче.

Понятно, что это обусловлено уменьшением деформации к краям. Однако, такой результат не позволяет вычислить точное (одно) значение электрического напряжения на поверхности пьезоэлемента.

В физической модели эта проблема отсутствует, так как поверхности диска имеют серебряное покрытие, т.е. эквипотенциальны.

 

Вопрос: как в расчетной модели придать эквипотенциальность поверхности пьезоэлемента?

 

С уважением, Герман

VoltageOnPiezoFace.pdf

Изменено пользователем German_psv
уточнение

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах


Неравномерность электрического напряжения по поверхности пьезоэлемента,

показанная на картинке в предыдущем сообщении, вполне терпима: большая часть поверхности имеет напряжение 9.2998 мкВ. 

Однако, на поверхности пьезоэлемента может одновременно встречаться отрицательное и положительное электрическое напряжение, см. рисунок.

Здесь два пьеза установлены сверху и снизу мембраны (мембрана не показана) и соединены последовательно, нижняя поверхность нижнего пьезо заземлена. 

 

Если боковая поверхность по периметру пьезо закреплена, то картинка получается идеальная - напряжение по всей поверхности одинаковое.

Но, если пьезы установлены сверху и снизу мембраны, при этом закрепляется только периметр мембраны, то получатся как раз случай, отображенный на этом рисунке (мембрана не показана).

В этом случае возникают самые разные моды деформации пьезов, отсюда и такое распределение напряжений: на поверхности одновременно имеются напряжения +2.2159 мкВ и -2.1312 мкВ

 

Подскажите, пожалуйста, как реализовать  "металлизацию" поверхности, т.е. опцию придания эквипотенциальности поверхности. 

VoltageOnPiezoFace.jpg

Изменено пользователем German_psv
уточнение

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Ris1234.thumb.jpg.259dd8a894ea42dff0167c71419af03c.jpg

 

В Harmonic Response включил еще одну команду Voltage Coupling (первая команда Voltage Coupling применена для последовательного соединения пьезов)

и в ней выбрал только одну поверхность пьезоэлемента, на которой имеет место неравномерное распределение электрического напряжения.  

После вычислений электрическое  напряжение на поверхности стало однородным, имеет единственное значение.

На картинках: слева - исходники (для двух моделей с разной толщиной пьезов), справа - после "выравнивания" электрического напряжения.

Похоже, что команда Voltage Coupling выравнивает электрическое напряжение на поверхности пьезоэлемента.

 

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
В 02.11.2017 в 05:44, German_psv сказал:

Похоже, что команда Voltage Coupling выравнивает электрическое напряжение на поверхности пьезоэлемента.

Именно.

Если быть точнее, то создаются дополнительные уравнения, которые обеспечивают равенство степени свободы VOLT для всех выбранных узлов (относящихся к выбранным геометрическим объектам) - получается эквипотенциальная поверхность.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Добрый день, Александр.

Спасибо за консультацию.

С уважением, Герман.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Создайте аккаунт или войдите для комментирования

Вы должны быть пользователем, чтобы оставить комментарий

Создать аккаунт

Зарегистрируйтесь для получения аккаунта. Это просто!


Зарегистрировать аккаунт

Войти

Уже зарегистрированы? Войдите здесь.


Войти сейчас

  • Сейчас на странице   0 пользователей

    Нет пользователей, просматривающих эту страницу