压电换能器四种电路状态下的模态

gavinbear

我看莫喜平老师关于ANSYS仿真换能器的资料.
里面提到了四种电路状态.
(1)忽略压电效应
(2)短路(恒压)
(3)开路(恒流)
(4)无电极效应
他里面提到四种状态下的模态频率不同,其中短路为谐振频率,开路为反谐振频率.

因为我还是新手,对于这些描述十分困惑. 我想知道四种状态下,用ANSYS是怎么表征的.

在我看来,只有两种状态,一种是不加电压载荷,另外一种是施加恒压载荷,这两种状态分别对应其中哪两种情况.另外两种电路状态又应该如何描述?
谢谢.

hy1966

(2)短路(恒压)：当压电陶瓷表面施加电压的情况，这种情况压电效应产生的电荷会有效释放，保持电压恒定，不一定是0，模态分析的结果对应于谐振频率，此时压电效应使压电材料表现的弹性常数和恒E常数一样，和恒E常数计算的结果一致。
(3)开路(恒流)：当压电陶瓷正负电极面不连接的情况，这种情况压电效应产生电荷在电极上累积且均匀分布，是一种恒电位移的情况，模态分析的结果对应于反谐振频率，此时压电效应使压电材料表现的弹性常数和恒D常数一样，和恒D常数计算的结果一致。
在ANSYS中，只要把压电参数输入，设置相应的边界条件（施加负载、耦合电极）就可以实现了。
他只是为了举例子，(1) (4)两种没有太大的实际一样。(1) 和一般的弹性体一样，不考虑压电效应(4)对应于极化后，磨去电极的情况，压电效应不产生自由电荷。均不需要外部电路。

tomance

假设有一片压电陶瓷，上下分别为正负电极。
（1）忽略压电效应：就是定义陶瓷单元的时候把电自由度去掉。
（2）短路（恒压）：在正极加0V，负极加0V，不进行电压自由度耦合。
（3）开路（横流）：在负极不加电压，耦合电压自由度。
（3）无电极效应：在负极不加电压，不进行耦合电压自由度。
不知我这种解释你明不明白。

tolly8210

(1) (2) 理论上是一样的，在mx''+cx'+kx+Q*V=F(t) 里，V=0，方程变为无耦合的振动方程

(2) (3) 在模拟的时候都是建立在已经耦合了电压自由度的基础上，即建立了电极。

(4) 不耦合电压自由度，这时候计算得到的电势在压电表面是不均匀的，完全是根据局部的应变产生的电荷(非自由电荷)决定的，一般模拟真实的压电片都是需要建立电极即耦合电压自由度的。然后电压电荷的输出或加载都是在耦合点上进行。

另外，个人觉得把 Open Circuit Resonant frequency叫做反谐振或者fan gong 振频率欠妥，振动力学里说的fan gong 振点是值为0的点。开路共振频率显然和这个意义完全相反。

tolly8210

tolly8210 发表于 2012-3-11 20:50
(1) (2) 理论上是一样的，在mx''+cx'+kx+Q*V=F(t) 里，V=0，方程变为无耦合的振动方程

(2) (3) 在模拟的时 ...

晕阿，fan 共振 都不能打～

tomance

四种状态都是有的。

1060295719

如果两片压电晶体相平行排列，中间如何短接，并接地，而两端为正负极，如何短路和开路

ring_0

1060295719 发表于 2012-12-3 12:06
如果两片压电晶体相平行排列，中间如何短接，并接地，而两端为正负极，如何短路和开路 ...

请问莫老师文献中模型的参数在哪找到啊？谢谢！