Cymbal压电换能器发电性能的有限元仿真分析.pdf

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1、机械设计与制造第5期12MachineryDesign&Manufacture2010年5月文章编号：1001—3997(2010)05-0012—03Cymbal压电换能器发电性能的有限元仿真分析刘智单小彪袁江波谢涛(哈尔滨工业大学机电工程学院，哈尔滨150001)ThefiniteelementsimulationanalysisoftheperformanceofcymbalpiezoelectrictransducerLIUZhi，SHANXiao—biao，YUANJiang-bo，XIETao(SchoolofMe

2、chanicalEngineering，HarbinInstituteofTechnology，Harbin150001，China)【摘要】应用有限元法研究结构参数对cymbal换能器性能的影响。首先，以压电方程为基础，应用6有限元理论对cymbal换能器进行有限元建模，得出有限元动力学方程。然后应用ANSYS分析了cytubal92’换能器结构参数对其发电电压和谐振频率的影响。结果表明，为达到更好的发电电压，应该增加cvmbal?压电陶瓷的厚度，增加金属帽内腔底径，减少金属帽厚度t和内腔顶径，对每个cymbal系统都存6在

3、一个最优的内腔高度。基振频率随着m、增加而增加，随。增加而减少。69关键词：压电发电；cymbal换能器；有限元仿真2i【Abstract】hmainlyusedfiniteelementmethodtoresearchtheimpactofcymbalstructuralparame—i6tersonthepermxtn,ceofcymbaltransducer．First，basedonthepiezoelectricequation，thetheoryoffiniteQ2elementWasusedtomakethemo

4、delofcymbaltransducer，anditsdynamicequationWasfound．Then，AN-?SYSanalysisWasappliedtoresearchtheimpactofcymbalstructuralparametersOnitsoutputvoyageandj6resonantfrequency．Itcalnetotheconclusionthattoget0greateroutputvoltage，thethicknessofPzT6◇andintracavitybottomdiame

5、tershouldbeincreased，whilethethicknessofcaptandintracavity￡印2diametershouldbedecreased．Toeverycymbaltransducer，thereis口bestintracavityheightdctomakeiitheoutputvoltagelargest．Theresonantfrequencyincreaseswiththeincreaseof、，whilereduceswith66theincrease．9：^?Keywords：P

6、iezoelectricenergy；Cymbaltransducer；Finiteelementsimulation●<>●<>●<>●<>●<>●<>●<>●<>●<>●<>●<>●<>●<>●<>●<>●<>●<>●◇·<>●<>●<>●<>●<>·<>●<>●<>●<>●<>●<>●<>●<>●<>●<>●<>●<>●<>●<>●◇●中图分类号：TH12，TH16，TG506．1文献标识码：A针对cymbal换能器开展对压电技术进行研究。通过ANSYS1引言有限元方法建立有限元模型，并进行仿真，分析其结构参数对随着无线

7、传感器和便携式电子设备的应用Et益广泛，以化学cymbal换能器输出电压和谐振频率的影响规律。电池为其主要供能方式存在诸多弊端，如体积大、质量大、供能寿命有限，需要定期更换，以及由此所带来的材料浪费，环境污染等问2压电材料的有限元数学模型题不容忽视，尤其对于目前发展迅速的无线网络和嵌入式系统来将压电材料离散为一个个八节点六面体单元机构组成的结说，电池供电的这种缺陷更明显。为了解决这一技术难题，基于压构，然后再进行单元分析。为了由节点位移求单元内任一点的位电理论的俘能技术可将环境中的振动能转换为电能，从而为上述移，需设定形状函数

8、，由形状函数建立节点位移与单元内任一点电子产品实现供能。同时压电俘能器具有结构简单、不发热、无电的位移。其位移函数为：磁干扰、无污染和易于实现机构的微小化、集成化等诸多优点，且{}_[U}能满足此类低耗能产品的供能需求而成为目前的研究热点之一。{V}=INo]{V}以压电陶瓷