COMSOL壓電的案例
基于comsol的壓電纖維分析
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comsol中壓電陶瓷仿真學(xué)習(xí)-材料篇
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comsol中壓電陶瓷仿真學(xué)習(xí)-材料篇
因工作內(nèi)容改變，最近開始自學(xué)comsol，希望能從軟件小白的角度分享一些學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)。本文主要對(duì)壓電仿真分享一下自己的理解。以如下官網(wǎng)案例為例，主要對(duì)其中的壓電部分進(jìn)行講解，由于聲學(xué)部分對(duì)工作內(nèi)容并沒(méi)有指導(dǎo)意義，因此跳過(guò)。
官網(wǎng)案例鏈接（預(yù)應(yīng)力螺栓 Tonpilz 型壓電換能器）：https://cn.comsol.com/model/piezoelectric-tonpilz-transducer-with-a-prestressed-bolt-14535
首先對(duì)本案例模型進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹：Tonpilz 型換能器用于相對(duì)低頻的大功率聲發(fā)射。這是聲吶應(yīng)用中常用的換能器配置。換能器由前輻射頭、后蓋板及堆疊在兩者之間的壓電陶瓷環(huán)構(gòu)成，壓電陶瓷環(huán)通過(guò)中心螺栓連接。該示例介紹如何包含螺栓預(yù)張力的影響。
展開 comsol中壓電陶瓷仿真學(xué)習(xí)-邊界設(shè)置篇
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comsol中壓電陶瓷仿真學(xué)習(xí)-邊界設(shè)置篇
本文主要對(duì)壓電仿真分享一下自己的理解。以如下官網(wǎng)案例為例，主要對(duì)其中的壓電部分進(jìn)行講解，由于聲學(xué)部分對(duì)工作內(nèi)容并沒(méi)有指導(dǎo)意義，因此跳過(guò)。
官網(wǎng)案例鏈接（預(yù)應(yīng)力螺栓 Tonpilz 型壓電換能器）：https://cn.comsol.com/model/piezoelectric-tonpilz-transducer-with-a-prestressed-bolt-14535
在壓電仿真中一般都會(huì)包括固體力學(xué)（solid）和靜電(es)。固體力學(xué)中主要涉及力學(xué)上的約束模型和接觸，選擇所有固體作為計(jì)算域。這里的彈簧基礎(chǔ)我的理解是有一定柔性的約束，還有一種是固定約束。如果是靠塑膠殼（或者相對(duì)較軟的材料）限位這里我建議用彈簧基礎(chǔ)，這里需要將彈簧類型改為總彈簧常數(shù)，Ktot=10000N/m；如果是跟鋼板焊接或者用螺釘擰緊那就采用固定約束。
在螺栓預(yù)緊力這個(gè)選項(xiàng)上，分預(yù)緊力和預(yù)緊應(yīng)力，一般是不同的螺栓對(duì)應(yīng)不同的力，這個(gè)在網(wǎng)上也能搜索到，這里使用M4的螺栓，預(yù)緊力取3100N。
展開 在 COMSOL 中正確模擬壓電材料
COMSOL Multiphysics 中提供的壓電材料。石英的材料屬性有 1949 IRE 標(biāo)準(zhǔn)和 1978 IEEE 標(biāo)準(zhǔn)格式，它們分別對(duì)應(yīng)左旋和右旋極化方向兩種情況。
使用基矢坐標(biāo)系
另一種實(shí)現(xiàn)方式是指定一組矢量，用于將晶體坐標(biāo)系和材料坐標(biāo)系進(jìn)行關(guān)聯(lián)。在 COMSOL 軟件中，這一選項(xiàng)被稱為“基矢坐標(biāo)系”，它可以幫助您建立正交或甚至是非正交坐標(biāo)系。舉例來(lái)說(shuō)，壓電剪切驅(qū)動(dòng)梁教學(xué)模型介紹了如何通過(guò)指定適當(dāng)?shù)幕竵?lái)對(duì)表示材料繞 Y 軸旋轉(zhuǎn) 90o 的極化方向進(jìn)行模擬。
這一特征還具有更高級(jí)的用法，利用它可以創(chuàng)建徑向極化的（在柱坐標(biāo)中）壓電圓盤或者徑向極化的（在球坐標(biāo)中）中空壓電殼。
圓盤表示 PZT-5H 徑向極化方向，其中藍(lán)色箭頭表示 3rd 主方向（極化方向）。默認(rèn)坐標(biāo)系顯示在左下角，用來(lái)建立柱坐標(biāo)系的基矢顯示在右側(cè)。
COMSOL 仿真軟件還提供了其他用于建立用戶定義坐標(biāo)系的選項(xiàng)。例如，可創(chuàng)建一個(gè)曲線坐標(biāo)系以定義在空間中自由彎曲的各向異性材料。
本文來(lái)自：COMSOL博客
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基于COMSOL軟件的壓電耦合數(shù)值仿真 ￥500
<p>本案例建立了一帶有壓電材料的復(fù)合模型結(jié)構(gòu)，如圖1所示?；?em>COMSOL軟件仿真了結(jié)構(gòu)受到加速度振動(dòng)下結(jié)構(gòu)的應(yīng)變響應(yīng)以及PVDF材料的壓電輸出響應(yīng)，仿真結(jié)果如圖2所示。</p><p><img src="https://img.jishulink.com/upload/202202/630fb8601f8c4dae9c968680267750ad.png" alt="11.png"></p><p class="ql-align-center"><strong>圖1 幾何模型（圖中藍(lán)色為PVDF壓電材料）</strong></p><p><br></p><div contenteditable="false" width="100%"><img src="https://img.jishulink.com/upload/202202/03e4264b9e914540bf34e902257508b2.gif" title="Untitled51.gif" alt="Untitled51.gif" style="max-width:760px;" data-mobile-src="https://img.jishulink.com/upload/202202/03e4264b9e914540bf34e902257508b2_cdn.gif?image_process=/format,webp/quality,q_40/resize,w_400" data-pc-src="https://img.jishulink.com/upload/202202/03e4264b9e914540bf34e902257508b2_cdn.gif?
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1. 梁彎曲40度時(shí)應(yīng)力
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COMSOL壓電懸臂梁仿真，在求解穩(wěn)態(tài)時(shí)出現(xiàn)了錯(cuò)誤是什么情況
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來(lái)看看COMSOL實(shí)操！
壓電耦合
近年來(lái)，能源的回收再利用受到了廣泛關(guān)注，也發(fā)展了不少與之相關(guān)的技術(shù)，而壓電道路便是其中的一種。
下文主要研究壓電材料的幾何形狀對(duì)壓電陶瓷發(fā)電能力的影響，使用 COMSOL 建立不同幾何形狀且適用于大批量生產(chǎn)的壓電陶瓷三維模型，為壓電陶瓷在道路上的鋪設(shè)做輔助研究。
·建模·
不同幾何形狀的壓電材料的力學(xué)相應(yīng)性能不同，其中圓柱體形狀的壓電材料力學(xué)相應(yīng)性能最好，而該文則主要研究不同幾何形狀壓電材料之間的發(fā)電性能的變化規(guī)律。研究的壓電材料的高度尺寸應(yīng)選取為0.5 dm，上下底面積為6√3dm2，來(lái)保證不同幾何形狀的壓電陶瓷的體積相同。在 COMSOL中的分別建立圓柱體、圓環(huán)體，長(zhǎng)方體，正八面體和正六面體的模型。
而對(duì)于壓電材料的選擇，由于Lead Zirconate Titanate（PZT-5H）壓電性較好，并且強(qiáng)度和使用壽命相較于其他材料更優(yōu)秀，更適合用于承受公路內(nèi)部的交變荷載，因此壓電材料全部選擇Lead Zirconate Titanate（PZT-5H）。
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