Пьезоэлектрики 3D и 2D

[catherin 0]

Все добрый день!

Столкнулась с проблемой следующего плана. Нужно смоделировать пьезодатчик. Т.к. он симметричен, рассматриваю 1/4 модели.

При построении боле -менее адекватной для моего случая сетки - получила много элементов. Расчет шел очень долго.

Решила перейти на 2D.

Задаю одинаковые свойства пьезоэлемента в 2д и 3д.

Изотропная упругость: Модуль Юнга и К. Пуассона.

В итоге - вернулась к расчетам чистой таблетки без датчика - с одними и теми же св-ми в 3D Fresonanse=3MHz, для 2D - 2 МГц.

В чем причина?

Понимаю что частота резонанса зависит от того, какой формы элемент - пластина или диск.

Но как быть - если расчет в заданном диапазоне частот идет около 80 часов??

И еще вопрос. Если я правильно понимаю - чтобы найти резонанс колебаний по толщине в качестве Модуля Юнга я задаю C33 ?

 

Во вложении - типы сеток.

different_meshes.zip

[soklakov 1 475]

Изотропная упругость: Модуль Юнга и К. Пуассона.

Почему не ортотропный?

[catherin 0]

в 3 D задавала анизотропную матрицу. Потом чтобы с 2d сравнить - изотропную. вы считаете - нужно ортотропную задавать?

у меня нет данных для к-та пуассона в x, y, z направлениях. Можно ведь эти данные получить имея матрицу cE (SE)?

[soklakov 1 475]

То есть Вы задали разные упругие свойства и получили разные результаты. Хм... странно. Обычно на разных свойствах одинаковые результаты.

Простите, сложно удержаться

[catherin 0]

Нет. Я имела ввиду. Что задавала и так и так. Для сравнения 3d и 2d - свойства были одинаковые

Вот св-ва

[soklakov 1 475]

Да вроде сходится.

2d_3d_wo_result.rar

[catherin 0]

У меня Ansys 14.5. Не открывает. Можете сохранить в более раннюю версию?

[soklakov 1 475]

Можете сохранить в более раннюю версию?

 тогда поверьте на слово

[catherin 0]

Все равно не сходится у меня. Свойства одни и те же (модуль Юнга 1,21*10^11, Кпуассона=0,315 и пьезоконстанты (как на картинке выше).

Шаг сетки: 0,1мм для 2D;

                 0,2мм/0,3мм/0,4мм для 3D.

 

Fr (2d) =2.94 МГц

Fr (3d) =3.3 МГц

 

Изменено 15 июля 2014 пользователем catherin

[soklakov 1 475]

Еще размеры таблетки, пожалуйста.

[catherin 0]

диаметр 12 мм , толщина 0,72 мм (полная модель)

Вот сам проект

piezo_2d_3d.zip

[soklakov 1 475]

Ах вон оно что) Всё оказалось проще)

В первую очередь, в свойствах геометрии в поле 2D Behavior выставьте Axisymmetric.

Ну и для красоты хотя бы пару процентов демпфирования поставьте - всякий мусор почистить. Вообще, для пьезоэлектриков демпфирование может быть в районе 5-7%, если правильно помню.

[catherin 0]

Спасибо большое! =) Сама бы об этой галочке ни за что бы не догадалась!

[catherin 0]

Для таблетки понятно. А вот с датчиком условие Axisymmetric не подойдет!

У меня ведь тело симметрично только относительно оси Y

[soklakov 1 475]

А вот с датчиком условие Axisymmetric не подойдет! У меня ведь тело симметрично только относительно оси Y

И в чем проблема?

[catherin 0]

В том что 2d и 3d опять расходятся по результатам

Изменено 21 июля 2014 пользователем catherin

[soklakov 1 475]

У Вас задача либо осесимметричная, либо нет. Если осесимметричная, то Вы сможете использовать "плоскую" постановку, если нет - то нет.

А вот с датчиком условие Axisymmetric не подойдет!

это что значит?

[catherin 0]

У меня задача осесимметричная (симметрия относительно оси Y). В случае с таблеткой в 2d behavior выставила галочку axissymmetric. В случае же с более сложной моделью (датчик - предыдущая вложенная картинка) axissimmetric условие не ставится (выделяется желтым в программе). 

Извините, может неправильно понимаю - но как программа поймет относительно какой оси модель симметрична?

Я ведь задаю плоскости симметрии (simmetry regions)

Тогда зачем это условие? (2d behavior -axissymmetric)

[soklakov 1 475]

Извините, может неправильно понимаю - но как программа поймет относительно какой оси модель симметрична? Я ведь задаю плоскости симметрии (simmetry regions) Тогда зачем это условие? (2d behavior -axissymmetric)

Если задача осесимметрична, то необходимо выполнить всю геометрию в плоскости XY в первой четверти. При этом за ось симметрии всегда принимается ось Y.

Вы почему базовых туториалов не почитали?

[catherin 0]

Очень странно - в проекте который вкладывала - модель у меня во 2 четверти - и условие осесимметричности ставилось. Датчик тоже весь - во второй четверти - условие не ставится.

Изменено 23 июля 2014 пользователем catherin