Перейти к публикации

Пьезоэлектрики в Static Structural


Рекомендованные сообщения

Добрый день.

 

Столкнулся сначала с проблемой, что не удается без GUI в Ansys 14.0 задавать пьезоэлектрические свойства и нагрузки для расчета в Static Structural.

Посмотрел tutorials на youtube, в том числе за авторством @soklakov, за что спасибо.

Только вот при применении стандартных Commands ничего не происходит, по неясной причине.

Для примера, задаю тело - прямоугольный параллелепипед, делаю Named Selections двух противоположных граней:

Electrode.png.798691cea29b23093c6f9571b9495768.png

Затем, задаю свойства пьезоэлектрика, с учетом того, что у сетки Hex Dominant Method (226):

Cmd_mat.png.bfaf55ff2f9592869d56e115a534f326.png

Выставляю нагрузку:

Cmd_d.png.e8738e4ee28e111ec12b16b7d41885c5.png

В результате, в решении, с телом ничего не происходит просто...

Чтобы проверить, я пробовал для примера задать давление:

d, POS, PRES, 10000

ничего так же не произошло, а в Solution Information было написано "An inactive degree of freedom label (PRES) was found on the D command",

"The current degree of freedom set is: UX UY, UZ, VOLT".

 

Кстати, аналогично и про VOLT было ранее написано, вместе с "The current degree of freedom set is: UX UY, UZ". Потом почему-то перестало.

Но все-равно желанного обратного пьезоэффекта в решении не наблюдается.

 

Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах


Сам разобрался, не без того, что вспомнил совет из видеоролика от @soklakov, что лучше выбрать Solver Type "Direct", нежели "Program Controlled", в этом главный ключ оказался.

И надо писать не "mat", или что-то произвольное, а "matid".

Сбило еще то, что сначала, вместо "mat", было "matid", и решение вообще не срабатывало (красная молния). Потом, я заметил, что при замене "matid" на другое слово, решение стало срабатывать, но без какого-либо эффекта, относительно начального состояния. Такая вот короткая сага проб и ошибок.

 

А насчет задания давления - там "sf" нужно, а не "d", я перепутал. В Help написано, что при "d" можно задавать давление PRES во FLOTRAN fluid labels ...

Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Еще раз здравствуйте.

Очень прошу помочь тех, кто знаком с пьезоэлектричеством в ANSYS. Вопрос связан с поперечным пьезоэффектом.

Поясню на конкретном простом примере.

Рассматриваю, для начала, тело из изотропного по механической упругости материала. Тело - кубик, для простоты.

Т.к. длины всех его сторон одинаковы, то коэффициент Пуассона связывает не только относительные, но и абсолютные малые деформации по различным измерениям.

Далее. Если между противоположными гранями кубика, по направлению Х, приложить напряжение V_1, то в случае продольного пьезоэффекта:

dlx.png.786430a55acd3b49be005994b3c2d169.png, dlyz.png.732b887ef3d075f841995856349ec9c9.png.

Так и сработало при моделировании.

А вот с поперечным пьезоэффектом в ANSYS, не могу понять, в чем дело.

Я полагал, что при задании - tbdata,4,"number" - только коэффициента e21, деформации должны быть:

dly_e21.png.60396bc2e12ee579e04ea09fc17d2f37.png,dlxz_e21.png.d02d3e6ac7d0546ec40c3bdce93957d4.png.

А ANSYS, при этом, выдает следующие характерные деформации:

 

DefY.png.937267d198ef535c9aaa4b453578a1c8.png

DefX.png.d8d37af1806f3a1d1f5c3d7f6916d33c.png,DefZ.png.325d10ad40c10d2fc10f234c1610ebfc.png.

Ожидал, что качественно, с точностью до знаков, получится так:

e22.png.4c104762f70f60ecdd59021fbaa5fdca.png

 

 

Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
12 часа назад, Pumpov сказал:

тело из изотропного по механической упругости материала.

допустим, не работает пьезоэффект на изотропных телах. начинайте сразу с ортотропного. просто параметры одинаковые задайте, если очень изотропного хочется. и расскажите,что получилось)

Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
11 час назад, soklakov сказал:
23 часа назад, Pumpov сказал:

тело из изотропного по механической упругости материала.

допустим, не работает пьезоэффект на изотропных телах. начинайте сразу с ортотропного. просто параметры одинаковые задайте, если очень изотропного хочется. и расскажите,что получилось)

 

Ок! Будем проверять...

Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
В 05.10.2018 в 21:39, soklakov сказал:

допустим, не работает пьезоэффект на изотропных телах. начинайте сразу с ортотропного. просто параметры одинаковые задайте, если очень изотропного хочется. и расскажите,что получилось)

Заработало! Спасибо большое за подсказку!

Кстати, нужно было ввести еще значения perx, pery, perz. Хотя них, при заданном напряжении между двумя гранями кубика, здесь ничего не зависит.

 

Правильно ли я понимаю, что при задании пьезоэлектрической матрицы e_ij с помощью Commands (если версия 14.0), не нужно никак указывать направление Polarization Axis? В том смысле, что значения e_ij, с учетом знаков, полностью определяют свойства пьезоэлектрика.

Изменено пользователем Pumpov
Дополнение.
Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
В 09.10.2018 в 10:26, Pumpov сказал:

Правильно ли я понимаю, что при задании пьезоэлектрической матрицы e_ij с помощью Commands (если версия 14.0), не нужно никак указывать направление Polarization Axis?

так или иначе ось будет. 

Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Добрый день ещё раз.

 

Обнаружил  эффект, что расчет прогибов вследствие обратного пьезоэффекта в Static Structural сильно зависит от качества и размера сетки.

 

Для примера:

Берем тонкий диск, делаем Fixed Support боковой поверхности, задаем между верхней и нижней круговыми гранями разность потенциалов, включаем расчет деформации в поперечном направлении.

При грубой сетке, Coarse, получается прогиб в одну сторону, а при достаточно мелкой, Fine, прогиб уже в другую сторону. Это при том, что по толщине диск размельчен достаточно сильно с помощью Edge Size.

Кроме того, если сетка строится несимметрично в плоскости круговой грани, то ANSYS может выдать прогиб в виде "смещенного от центра холма".

Т.е. пьезоанализ такой привередливый? С приложением давления или сил не помню заметных перекосов.

Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

@Pumpov , было бы лучше что-то вроде "делаю так - получается одно, делаю эдак - другое. вот проект". ну или хотя бы картинки-графики. и без субъективныхъ оценок "достаточно".

3 часа назад, Pumpov сказал:

Т.е. пьезоанализ такой привередливый?

а в целом - да)

Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
4 часа назад, Pumpov сказал:

С приложением давления или сил не помню заметных перекосов.

у меня было, я вот недавно только узнал:blush2:, что стоит "ограничивать" максимальный шаг. бывает "проскакивает", и решение немного по-другому себя ведет.

Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
16 минут назад, soklakov сказал:

@Pumpov , было бы лучше что-то вроде "делаю так - получается одно, делаю эдак - другое. вот проект". ну или хотя бы картинки-графики.

Конкретнее.

Диск, диаметр 254 мм, толщина 1 мм. Fixed Support на боковой поверхности.

Электрическое напряжение (потенциалы) на всей верхней грани – 1000 В, на всей нижней – 0 В.

e33 – положителен; e13, e23 – отрицательные, примерно в 1.8 раз меньше по модулю; e42, e51 – я так понял, здесь не влияют.

Сетка MultiZone, 8 слоев по толщине Edge Size. Сначала был расчет Coarse, потом – Fine.

Считал с помощью Symmetry, 1/2-ю диска. Хотел сначала 1/4-ть, но из-за краевого эффекта в центре там вообще некрасивый выступ, как Чертов Палец на горе;)

 

Coarse.png.8466fb31b34c92407d932e9e271c80b0.pngprogib_W_Coarse.png.15419a71eedda630c8c4e8a1bb57b15a.png

Fine.png.b93721a8c73da7ff09a25e2fc6744088.pngprogib_W_Fine.png.ff92c12ece4be392d7732417cb728518.png

Пластина по физике должна выгибаться вниз. Но как объяснить, что при грубой сетке – не просто другие числа, а принципиально неверный результат...

 

3 минуты назад, Mrt23 сказал:
4 часа назад, Pumpov сказал:

С приложением давления или сил не помню заметных перекосов.

у меня было, я вот недавно только узнал:blush2:, что стоит "ограничивать" максимальный шаг. бывает "проскакивает", и решение немного по-другому себя ведет.

Максимальный шаг - размер ячейки сетки?

Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
7 минут назад, Pumpov сказал:

Максимальный шаг - размер ячейки сетки?

не могу сказать, я ставлю Т/100 если очень аккуратно нужно приложить нагрузку, либо Т/20, когда все "предсказуемо".

я про нелинейный расчет.

Изменено пользователем Mrt23
Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
В 15.10.2018 в 16:15, Pumpov сказал:

Пластина по физике должна выгибаться вниз. Но как объяснить, что при грубой сетке – не просто другие числа, а принципиально неверный результат...

 

Похоже, что ошибся. При зажатой боковой поверхности вклада в прогиб не будет от поперечного пьезоэффекта. Только малые прогибы ("мениски" - в противоположные направления по вертикали) от продольного эффекта должны быть. Но, кстати, даже если задать нулевым e33, то ANSYS тем не менее выдает прогибы верхней и нижней круговых граней, причем, в одинаковом направлении, аналогично случаю свободного опирания (только на два порядка меньше величиной).  Численная ошибка?

Изменено пользователем Pumpov
Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
В 17.10.2018 в 15:25, Pumpov сказал:

Численная ошибка?

в 95% процентов случаев:

В 17.10.2018 в 15:25, Pumpov сказал:

Похоже, что ошибся.

Виноват пользователь.

Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Добрый день. Есть дополнительный вопрос о Piezoelectric Analysis.

Вопрос связан с конвертированием piezoelectric strain matrix [d] в piezoelectric stress matrix [e].

В Help моей версии https://www.sharcnet.ca/Software/Fluent14/help/ans_thry/thy_coup2.html говорится, что можно использовать ввод данных в виде [d], но при этом надо использовать в моем случае, я понял - TB,PIEZ,MATID,,,1 (TBOPT = 1); температура у меня не меняется, я пропускаю NTEMP и NPTS.

 

ANSYS выдает ошибку: An unknown error ocurred during solution. Check the Solver Output on the Solution Information object for possible causes.

 

В Solution Information: No ANEL table exists for material 1. Cannot convert the piezoelectric strain matrix [d] to piezoelectric stress matrix [e].

 

Для определения матрицы [c] предлагают использовать TB,ANEL комманду. Но если я в Engineering Data уже ввел все модули упругости и коэффициенты Пуассона для данного (в моем случае ортотропного) пьезоэлектрика, то разве нужно снова эти данные вводить с помощью TB,ANEL? Последняя команда определяет анизотропные упругие свойства. Или надо ввести все коэффициенты через TB,ANEL так, чтобы получался частный случай ортотропного упругого тела? Если так, то можно ли альтернативно этой команде в Engineering Data выбрать Anisotropic Elasticity и там забить все D_ij ?

 

Вообще проверил, что при задании TB,PIEZ,MATID,,,0 (TBOPT = 0) программа работает, как и должна по умолчанию.

 

 

 

Изменено пользователем Pumpov
space
Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
23 часа назад, Pumpov сказал:

Если так, то можно ли альтернативно этой команде в Engineering Data выбрать Anisotropic Elasticity и там забить все D_ij ?

а попробовать?

 

Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
  • 6 месяцев спустя...
В 24.10.2018 в 16:10, soklakov сказал:
В 23.10.2018 в 16:48, Pumpov сказал:

Если так, то можно ли альтернативно этой команде в Engineering Data выбрать Anisotropic Elasticity и там забить все D_ij ?

а попробовать?

Добрый день. Позвольте продолжить тему.

 

При расчета прогиба пьезоэлектрического диска вследствие поперечного пьезоэффекта я попробовал задавать пьезомодули материала в формате TB,PIEZ,MATID,,,1 .

Для этого в Engineering Data я для данного материала заполнил таблицу "Anisotropic Elasticity" (левая нижняя четверть таблицы в данном случае - нули). А в командной вставке написал:

 

TB,PIEZ,MATID,,,1

TBDATA,3,-180E-12

 

(задал коэффициент d13)

 

Тем не менее, ANSYS выдает ошибку: "An unknown error ocurred during solution. Check the Solver Output on the Solution Information object for possible causes."

Сообщение в Solution Information: "No ANEL table exists for material 1. Cannot convert the piezoelectric strain matrix [d] to piezoelectric stress matrix [e]."

 

Вопрос: почему введенная в Engineering Data таблица "не видится" для конвертации [d] в [e] ?

Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
  • 2 недели спустя...
В 14.05.2019 в 17:17, Pumpov сказал:

Вопрос: почему введенная в Engineering Data таблица "не видится" для конвертации [d] в [e] ?

потому что прописывается не как таблица ANEL.

Если командами прописать ANEL работает ведь?

Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
  • 2 недели спустя...
В 27.05.2019 в 16:20, soklakov сказал:
В 14.05.2019 в 17:17, Pumpov сказал:

Вопрос: почему введенная в Engineering Data таблица "не видится" для конвертации [d] в [e] ?

потому что прописывается не как таблица ANEL.

Если командами прописать ANEL работает ведь?

В принципе работает, спасибо. Но результат получается численно неверный.

Для примера снова взял изотропный кубик из пьезоматериала с коэффициентом Пуассона равным нулю. При подаче напряжения между противоположными гранями кубика по направлению оси X деформация по направлению Y равна:

dly_e21.png.aeda5ff9a2a64dce17878a575dcfa471.png.

Параметры следующие:

e_21 = -7, E = 6E+10, V_1 = 500. Тогда dl_y = 5.83E-8, соответственно в 2 раза меньше, на гранях кубика будет 2.9167E-8.

5cf7c175ad582_Kubike.png.9df73e7fee3ad767f1423a684bddedc6.png. Зачет, так сказать.

Если же использовать ввод данных о пьезоматериале в терминах [d], то в данном случае должно выполняться соотношение:

dly_d21.png.f9d7f93b1b886f1eabd914ae3158c53b.png.

В пересчете получается d_21 = e_21/E = -116.67E-12.

Таким образом, ввожу данные в командной вставке:

5cf7c1d49626a_matid_d.png.0db47160c90b86a1f0568663ecbd59e4.png.

Результат следующий:

5cf7c23abc0dd_Kubikd.png.6f903c2579ed9410d8806821494657d8.png.

 

Почему нет совпадения, пусть с точностью до порядка, - не знаю. Правильно хоть ввел d_21, опуская множитель 10^(-12) ?

 

Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
13 минуты назад, Pumpov сказал:

Правильно хоть ввел d_21, опуская множитель 10^(-12) ?

а почему опустили?

13 минуты назад, Pumpov сказал:

Для примера снова взял изотропный кубик из пьезоматериала с коэффициентом Пуассона равным нулю.

припоминается, что пьезоэлектрики плохо дружили с изотропным материалом. Может стоит экспериментировать на упругих константах реального пьезоэлектрика? А управляя пьезоэлектрическими константами и условиями закрепления можно ставить достаточно простые задачи с ожидаемым результатом.

Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Присоединяйтесь к обсуждению

Вы можете опубликовать сообщение сейчас, а зарегистрироваться позже. Если у вас есть аккаунт, войдите в него для написания от своего имени.
Примечание: вашему сообщению потребуется утверждение модератора, прежде чем оно станет доступным.

Гость
Ответить в тему...

×   Вставлено в виде отформатированного текста.   Вставить в виде обычного текста

  Разрешено не более 75 эмодзи.

×   Ваша ссылка была автоматически встроена.   Отобразить как ссылку

×   Ваш предыдущий контент был восстановлен.   Очистить редактор

×   Вы не можете вставить изображения напрямую. Загрузите или вставьте изображения по ссылке.

  • Сейчас на странице   0 пользователей

    Нет пользователей, просматривающих эту страницу.




  • Сообщения

    • lem_on
      ну с дуру известно что сломать можно.
    • Viktor2004
      руку привязки так сломать легко
    • lem_on
      По моему вполне логично если станок вывалится в ошибку если рука не доехала до места. У меня так же если кулачки или деталь на пути, просто пихаеш ее до места и станок опять активен. Но нынешние пановья даже не могут написать модель станка.
    • Viktor2004
      Я согласен что скорее всего проблема механическая Но если логика прописана криво и возможно не предусмотрела остановку в промежуточном состоянии, разве не логично будет попробовать принудительно подав напряжение дернуть эту руку вверх-вниз? Возможно то что туда попало выпадет  
    • Guhl
      Если оставить за скобками вопрото том, что до м19 работает нормально, а после нет, то вы не считали сколько у него реально импульсов на оборот? с помощью стороннего плк, например  А если ориентацию м5 снимать, а не м20?
    • lem_on
      Что это за станок такой в котором сразу ладер ковырять надо, даже не смотря на возможность механической проблемы? Или профдеформация?
    • Viktor2004
      не сразу я понял в чем вопрос. Долго соображал что такое режим управления скоростью. При завершении ориентации PMC снимает сигнал G70.6 ? И если он после снятия сигнала продолжает удерживать шпиндель, при каких условиях эта ориентация все же снимается? После нажатия аварийного грибка или еще как?
    • Viktor2004
      Ладдер пришлите. Будем принудительно пробовать поднимать и опускать
    • streamdown
      Коллеги приветствую! IPS 8. Подскажите пожалуйста, кто какое серверное железо использует? Интересуют параметры при одновременной работе, ну например, 400 пользователей онлайн
    • gudstartup
      так он так и позиционируется по m19 pmc выдает g70.6 а чпу отвечает f45.7 но ориентацию и смещение в 4077 он отрабатывает нормально шпиндель встает ровно и смена происходит хорошо. вопрос почему после ввода команды управления скоростью он все еще продолжает контролировать число импульсов между нуль метками хотя в принципе уже должен отменить позиционный контроль и просто считать обороты по 0 метке как он это делает без М19? это все понятно но почему оно продолжает проверять это после завершения ориентации мне непонятно
×
×
  • Создать...