ANSYS压电耦合分析仿真实例
1案例背景压电晶片梁由两个连在一起极性相反的压电层组成。压电双晶片广泛应用于驱动和感应领域。在驱动领域，将压电双晶片应用于穿过梁的电场，当一层变大时另外一层将缩小。这将引起整个结构和末端挠度的弯曲变形。在遥感领域，通过控制电极电压引起的压电， 压电双晶片可以测量外部载荷。图1中给出了压电双晶片梁的示意图， 晶片上表面有10个相同的电极块， 晶片下表面是接地的。对驱动的模拟可以采用线性静态分析，在上表面施加100V的电压，可以确定梁端部的变形；对感应的模拟可以采用大挠度静力分析，在梁端部施加10mm的挠度，可以确定电极电压。图1：压电双晶片梁示意图其中， L = 100mm ；H=0. 5mm 。材料属性见下表。
2操作演示
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模型结果图片
4APDL代码!定义工作标题/title, Static Analysis of a Piezoelectric Bimorph Beam/nopr
!预处理/PREP7
! 定义问题参数!! 几何参数L=100e-3 H=0.5e-3 !!载荷参数V=100Uy=10.e-3!! 材料属性E1=2.0e9NU12=0.29G12=0.775e9d31=2.2e-11d32=0.3e-11d33=-3.0e-11ept33=12!! 创建模型local,11local,12,,,,,180csys,11 rect,0,L,-H,0 rect,0,L, 0,H aglue,all esize,H
!定义单元类型et,1,PLANE223,1001,,0
tb,ANEL,1,,,1 tbda,1,1/E1,-NU12/E1,-NU12/E1tbda,7,1/E1,-NU12/E1tbda,12,1/E1tbda,16,1/G12
tb,PIEZ,1,,,1tbda,2,d31tbda,5,d33tbda,8,d32
tb,DPER,1,,,1tbdata,1,ept33,ept33
tblist,all
!划分网格type,1 $ esys,11amesh,1type,1 $ esys,12 amesh,3
!设置边界条件nsel,s,loc,x,L *get,ntip,node,0,num,min !nelec = 10 *dim,ntop,array,nelecl1 = 0 l2 = L/nelec *do,i,1,nelec nsel,s,loc,y,H nsel,r,loc,x,l1,l2cp,i,volt,all*get,ntop(i),node,0,num,min l1 = l2 + H/10 l2 = l2 + L/nelec*enddonsel,s,loc,y,-Hd,all,volt,0 nsel,s,loc,x,0 d,all,ux,0,,,,uynsel,allfini
!求解/SOLUantype,static *do,i,1,nelecd,ntop(i),volt,V *enddosolve
!理论求解Uy_an = -3*d31*V*L**2/(8*H**2)fini
!求解/SOLU antype,static,new*do,i,1,nelecddele,ntop(i),volt *enddod,ntip,uy,Uy nlgeom,on nsubs,2 cnvtol,F,1.e-3,1.e-3 cnvtol,CHRG,1.e-8,1.e-3 !cnvtol,AMPS,1.e-8,1.e-3 solvefini
!后处理/POST1
*do,i,1,nelec*enddo
/view,,1,,1/dscale,1,1 pldisp,1path,position,2,,100 ppath,1,,0,H ppath,2,,L,Hpdef,Volt,volt,,noav pdef,Uy,u,y /axlab,x, Position (m)/axlab,y, Electrode Voltage (Volt)plpath,Volt/axlab,y, Beam Deflection (m)plpath,Uy fini
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