Неравномерность напряжения на поверхности пьезоэлемента

[German_psv 20]

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 31 октября 2017 пользователем German_psv
уточнение

[German_psv 20]

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. 

Изменено 1 ноября 2017 пользователем German_psv
уточнение

[German_psv 20]

 

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.

 

[soklakov 1 475]

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.

[German_psv 20]

Добрый день, Александр.

Спасибо за консультацию.

С уважением, Герман.