Машиностроение
Приборостроение
Методическая периодика: проблемы и решения
Организация производства (промышленность)

Ключевые слова
Аннотации
Архив рубрик

регистрация
забыли пароль?

Другие журналы

электронный научно-технический журнал

ИНЖЕНЕРНЫЙ ВЕСТНИК

Издатель: Общероссийская общественная организация "Академия инженерных наук им. А.М. Прохорова".

Продольные колебания пьезокерамического стержня при возбуждении электрическим полем

Инженерный вестник # 12, декабрь 2014
УДК: 629.76/78.002.3

Файл статьи:

Sdobnikov_A.pdf (1050.29Кб)

авторы: Сдобников А. Н., Сдобников С. А.

Рассмотрена задача о вынужденных продольных колебаниях продольно поляризованного пьезокерамического стержня при двух вариантах его деформирования: а) боковые поверхности стержня свободны от действия механических напряжений; б) на боковых поверхностях заданы условия стесненного деформирования в поперечных направлениях. Приведены результаты аналитического и численного расчетов частотных характеристик призматического элемента из стержневой пьезокерамики ЦТС, используемого в качестве наполнителя в пьезокомпозитных материалах 1-3 связности. Численные решения задачи в трехмерной постановке реализованы по методикам, разработанным для пакета ANSYS, использующего метод конечных элементов (МКЭ). При расчете частот резонанса и антирезонанса вынужденных колебаний пьезокерамических стержневых элементов использовались программы модального анализа. Для построения амплитудно-частотных характеристик вынужденных колебаний пьезокерамических стержневых элементов применялись программы гармонического анализа.
Проведен анализ результатов численных (МКЭ) и аналитических исследований частотных характеристик элементов из стержневой пьезокерамики ЦТС-19. Показана высокая степень совпадения аналитических и численных решений для значений частот резонанса и антирезонанса (отличие не превышает 0.6%) в случае продольных колебаний стержня в стесненных по боковым граням условиях. Полученные результаты позволяют сделать вывод о возможности использования аналитических подходов на начальной стадии проектирования пьезокомпозитных преобразователей, где в качестве наполнителя используется стержневая пьезокерамика. Кроме того, показана необходимость использования разработанных численных процедур конечно-элементного моделирования в при анализе частотных характеристик пьезокомпозитных преобразователей 1-3 связанности, отличающихся высокой степенью неоднородности свойств материала, включающего связующее и в качестве наполнителя пьезокерамические стержневые элементы

Список литературы
1. Сарбаев Б.С, Сдобников А.Н., Сдобников С.А. Применение композиционных материалов с пьезоэлектрическими свойствами в интеллектуальных конструкциях аэрокосмической техники (обзор). Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. «Машиностроение», 2004, № , с.129 -165.
2. Уорден К. Новые интеллектуальные материалы и конструкции. Свойства и применение. – М.: Техносфера, 2006. – 223 с.
3. Сафронов А.Я., Парфенов Б.Г., Климашин В.М, Никифоров В.Г. Воронков Б.И. Создание и перспективы развития пьезоэлектрических приборов в ОАО «ЭЛПА». Пьезотехника-2003. Материалы Междунар. научн.-практич.конф. «Фундаментальные проблемы пьезоэлектрического приборостроения». РАН, Мин-во образования РФ, МИРЭА, РГУ. Москва, 26 -29 ноября 2003 г., Москва, Изд-во МИРЭА, 2003, с. 207 – 213.
4. Пьезокерамические преобразователи: Справочник.Ганопольский В.В., КасаткинБ.А. Легуша Ф.Ф., Прудько Н.И., Пугачев С.И., ред. - Л.: Судостроение, 1984. -256 с.
5. Бардзюкас Д.И., Зобнин А.И., Сеник Н.А., Фильштинский М.Л.. Математическое моделирование в задачах связанных полей.Т1. Введение в теорию пьезоэлектричества. – М.: КомКнига, 2005. – 312с.
6. Зарубин В.С., Кувыркин Г.Н. Математические модели механики и электродинамики сплошной среды. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2008. – 512 с.
7. Шульга Н.А., Болкисев А.В. Колебания пьезоэлектрических тел. – Киев.: Наукова думка, 1990. – 228 с.
8. Гринченко В.Т., Улитко А.Ф., Шульга Н.А. Механика связанных полей в элементах конструкций. Т.5. Киев.: Наукова думка, 1989. -279 с.
9. Партон В.З., Кудрявцев Б.А. Электромагнитоупругость пьезоэлектрических и электропроводных тел. М.: Наука, -1988. – 472 с.
10. Беляков Ю.Н., Наседкин А.В., Сафронов А.Я. Опыт моделирования работы пьезоэлектрических устройств с использованием конечно-элементного пакета ANSYS от вычислительных экспериментов до стандартизации технологии основных этапов расчетов. Пьезотехника-2003. Материалы Междунар. научн.-практич. конф. «Фундаментальные проблемы пьезоэлектрического приборостроения». РАН, Мин-во образования РФ, МИРЭА, РГУ. Москва, 26 -29 ноября 2003 г., Москва, Изд-во МИРЭА, 2003, с. 219 – 224.
11. ANSYS. Theory Reference. Rel. 7.0. / Ed. P. Kohnke. ANSYS, Inc. Houston. 2003.
12. Каплун А.Б., Морозов Е.М., Олферьева М.А. ANSYS в руках инженера. Практическое руководство. Изд. 2-е, испр. М.: Изд-во «Едиториал УРСС», 2004. – 272 с.