超声换能器及超声波传播仿真软件PZFlex

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1、®超声换能器及超声波传播仿真软件--PZFlexPZFlex软件简介PZFlex是专为压电和超声应用而开发的全球领先的波传播软件包。经过二十年的开发，我们完善了PZFlex的功能，使得我们能够为换能器、超声成像和无损检测的设计开发提供完整的解决方案。PZFlex与声纳、医学成像和无损检测研究结构紧密合作，并获得大量的数据验证，它可以帮助你快速而经济地克服研发中遇到的技术难题。PZFlex的开发源至于美国政府的大规模超声、次声波仿真项目(FlexCode)，是为了应对全面禁止核试验条约的限制而开发的核爆计算机模拟代码。PZFlex采用了大量的先进理论、算法和并行

2、技术，可用于求解数千万单元的模型。在过去的10年里，医疗诊断超声波设备的辅助开发一直是PZFlex的重点，在1999年，SPFlex模块的开发成功更加促进了超声治疗行业的发展，PZFlex实现了对穿透不同介质，例如：空气、水、弹性材料、非线性生物组织、复合材料和各向异性材料的超声波的精确建模。现在的PZFlex展现给您的是更加全面、强大的功能，它也正被快速地拓展到更广泛的行业应用中，从换能器声头设计到各种超声应用。PZFlex采用基于有限元的时域显式积分方法，同时具备显式‐隐式求解器。PZFlex采用了最新的并行计算技术。PZFlex计算模型可以是2‐D平面应

3、变，2‐D轴对称（柱坐标系下），或者3‐D。PZFlex的材料模型可以是个各向同性弹性材料、各向异性弹性材料、压电材料、非线性材料、粘弹性材料、瑞利阻尼及牛顿粘度模型。在材料模型中纵向体积弹性模量和横向剪切阻尼也可以指定。通常情况下，PZFlex在普通PC机上计算2‐D模型（10000单元），用时不到一分钟时间，计算3‐D（数百万单元）也仅需几个小时。PZFlex采用了all‐in‐memory算法，计算模型规模的限制仅仅取决于计算机内存的大小。PZFlex的输出包括时间历程或场变量快照，例如电压、电荷、位移、速度、压强、应力、PZFlex在计算的同时同步存储

4、计算数据，以便后续的后处理调用。不同场的输出数据结构都是非常简单的，因此用户可以非常容易地进行‐ 1 ‐ 现场数据处理PZFlex计算效率很高，与其他的有限元软件相比，用户可在普通PC机上实现超大规模模型的计算。PZFlex拥有广泛的单元类型，拥有分析压电材料、电致伸缩、磁致伸缩材料、以及超声应用中的流体、弹性体、各向同性/各向异性材料、复合材料以及非线性生物组织的能力。PZFlex附加模块还支持非线性静电分析。通过与全球的主要生物医学、工业领域和海军的多年紧密合作，建立了起了完善的分析包和专业的数据后处理工具。PZFlex可以在绝大多数的硬件平台上运行，包括

5、普通PC机、工作站和计算集群设备。PZFlex为设计师和工程研发、检测工程师提供了功能强大的工具，帮助他们快速而高效地分析、优化现有的设计和应用方案。最新版的PZFlex提升了核心求解模块的并行计算能力，包括：声辐射力,热冲击、介电损耗、体积计算，简化的模型弯曲和几何分配、多重驱动功能，和其他用户所需的模型。并且所有PZFlex版本均提供了与三维设计软件SolidWorks的无缝界面,PZFlex用户可以直接读取SolidWorks的设计文件。注：SolidWorks是全球最流行的三维CAD/CAM软件包之一。PZFlex在超声领域拥有广泛的应用，比如超声换能

6、器设计、模态振型、谐响应、声/电阻抗匹配和各种参数优化，以及超声波传播模拟、无损检测缺陷评估、测量结果量化与校准、超声诊断和成像模拟、超声治疗模拟、大型结构噪音和振动控制模拟、石油测井模拟、地震波模拟、声纳模拟等。现在，PZFlex已经被美国、日本、欧洲超声研究和应用单位的广泛应用。PZFlex目前也在中国获得了相当的应用。PZFlex特色介绍技术特点采用显式有限元算法，专门为压电和超声波的传波而开发的，并提供了长程波的传播模拟和结构热计算能力。提供了所有标准的复合换能器设计要求的输出和技术验证。PZFlex求解功能PZFlex求解功能包括：1.任意复杂换能器

7、的代码建模、向导建模和SolidWorks建模，支持预置‐ 2 ‐ 及自定义激励波型模拟2.包括电极、匹配、背衬、电路在内的完整的2‐D和3‐D换能器模型3.等同于实验手段的真实时域有限元和结构有限元方法、仿真与实验数据直接对比4.使用部分吸收或者完全吸收边界条件模拟“无限大”介质，可设置非等半径吸收边界。5.超声波在固体、流体和生物材料中的吸收/阻尼/衰减(随频率变化)6.机械振动和参数优化研究7.通过FFT后处理器绘制计算瞬态响应分析中的阻抗或导纳图8.支持材料参数线性、非线性变化9.稳态响应和场的时域分析10.超声波传播建模、计算声场、位移、应力应变、热

8、和损耗问题11.超声波在软/硬质生物组