一类功能梯度压电换能器径向振动的解析解及有限元仿真
发布时间：2020-12-20 20:09
压电材料以其特有的力电耦合效应已广泛应用于各类工程中,例如压电传感器,压电变压器,高精度压电微动平台以及压电机器人等。压电换能器是压电材料的一个重要应用领域。压电换能器是一种利用压电材料的正逆压电效应实现机械能与电能互换的能量转换器件。它可以用于超声波检测、超声波测距、水下声学。压电换能器通常的工作频率是其谐振频率或反谐振频率,所以研究各因素对压电换能器工作频率的影响可以有效指导高性能压电换能器的设计及优化。功能梯度(FGM)材料是一种在梯度方向上材料属性按某种连续函数形式分布的新型材料。由于材料属性连续变化,所以功能梯度材料拥有一般复合材料所不具备的优势。将压电材料与功能梯度材料概念相结合可以得到功能梯度压电材料,为压电换能器的设计提供了新的思路。本文研究了的一类径向极化功能梯度压电圆环形换能器径向振动特性。这类功能梯度压电圆环形换能器中,除了泊松比以外,其它的材料常数都设为径向位置的幂函数形式,但材料密度的功能梯度指数与其它材料参数的功能梯度指数可不相同。运用压电线性弹性理论,给出了这类功能梯度压电换能器在径向振动情形的通解,通过引入边界条件,给出谐振和反谐振频率方程。推导出了内外...
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 研究现状
1.3 本文的研究方法及主要工作
第二章 一类功能梯度压电圆环径向振动的理论分析
2.1 一类功能梯度压电圆环径向振动的解析解
2.1.1 柱坐标下的基本方程
2.1.2 径向振动的通解
2.2 内外表面均自由情形的功能梯度压电圆环径向振动分析
2.2.1 谐振和反谐振频率方程
2.2.2 数值计算及结果分析
2.3 内表面受弹性支撑外表面自由情形的功能梯度压电圆环径向振动分析
2.3.1 谐振和反谐振频率方程
2.3.2 数值计算及结果分析
2.4 本章小结
第三章 功能梯度压电圆环径向振动的ANSYS有限元分析
3.1 ANSYS有限元软件简介
3.1.1 ANSYS介绍
3.1.2 ANSYS耦合场分析功能
3.1.3 ANSYS模态分析的功能
3.2 基于ANSYS的均匀压电圆环振动特性分析
3.2.1 均匀压电圆环的前处理设置
3.2.2 均匀压电圆环的频率和模态分析
3.2.3 有限元仿真结果与理论分析结果比较
3.3 基于ANSYS的功能梯度压电圆环模态分析
3.3.1 功能梯度压电圆环的前处理设置
3.3.2 有限元仿真结果与理论分析结果比较
3.4 本章小结
第四章 总结与展望
4.1 总结
4.2 展望
参考文献
致谢
作者简历及科研成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]径向复合圆柱压电超声换能器[J]. 刘世清,杨先莉,张志良,陈赵江. 声学学报. 2013(02)
[2]Application and analysis of functionally graded piezoelectrical rotating cylinder as mechanical sensor subjected to pressure and thermal loads[J]. G.H.RAHIMI,M.AREFI,M.J.KHOSHGOFTAR. Applied Mathematics and Mechanics(English Edition). 2011(08)
[3]压电材料的制备应用及其研究现状[J]. 何超,陈文革. 功能材料. 2010(S1)
[4]压电材料的研究和应用现状[J]. 裴先茹,高海荣. 安徽化工. 2010(03)
[5]功能梯度材料的制备与应用进展[J]. 卜恒勇,赵诚,卢晨. 材料导报. 2009(23)
[6]压电发电技术研究应用[J]. 林玲,刘辉. 硅谷. 2008(14)
[7]功能梯度材料的制备、应用及发展趋势[J]. 徐娜,李晨希,李荣德,尹红霞. 材料保护. 2008(05)
[8]压电材料的研究发展方向和现状[J]. 盖学周. 中国陶瓷. 2008(05)
[9]用ANSYS软件分析压电陶瓷的振动状态[J]. 雷辉,周双娥. 湖北大学学报(自然科学版). 2008(01)
[10]热障涂层的研究现状与发展趋势[J]. 刘纯波,林锋,蒋显亮. 中国有色金属学报. 2007(01)
硕士论文
[1]超声波电机定子的压电耦合运动分析[D]. 张洪民.浙江工业大学 2010
[2]热力作用下功能梯度材料的断裂力学行为研究[D]. 钟志文.哈尔滨工业大学 2009
本文编号：2928475
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 研究现状
1.3 本文的研究方法及主要工作
第二章 一类功能梯度压电圆环径向振动的理论分析
2.1 一类功能梯度压电圆环径向振动的解析解
2.1.1 柱坐标下的基本方程
2.1.2 径向振动的通解
2.2 内外表面均自由情形的功能梯度压电圆环径向振动分析
2.2.1 谐振和反谐振频率方程
2.2.2 数值计算及结果分析
2.3 内表面受弹性支撑外表面自由情形的功能梯度压电圆环径向振动分析
2.3.1 谐振和反谐振频率方程
2.3.2 数值计算及结果分析
2.4 本章小结
第三章 功能梯度压电圆环径向振动的ANSYS有限元分析
3.1 ANSYS有限元软件简介
3.1.1 ANSYS介绍
3.1.2 ANSYS耦合场分析功能
3.1.3 ANSYS模态分析的功能
3.2 基于ANSYS的均匀压电圆环振动特性分析
3.2.1 均匀压电圆环的前处理设置
3.2.2 均匀压电圆环的频率和模态分析
3.2.3 有限元仿真结果与理论分析结果比较
3.3 基于ANSYS的功能梯度压电圆环模态分析
3.3.1 功能梯度压电圆环的前处理设置
3.3.2 有限元仿真结果与理论分析结果比较
3.4 本章小结
第四章 总结与展望
4.1 总结
4.2 展望
参考文献
致谢
作者简历及科研成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]径向复合圆柱压电超声换能器[J]. 刘世清,杨先莉,张志良,陈赵江. 声学学报. 2013(02)
[2]Application and analysis of functionally graded piezoelectrical rotating cylinder as mechanical sensor subjected to pressure and thermal loads[J]. G.H.RAHIMI,M.AREFI,M.J.KHOSHGOFTAR. Applied Mathematics and Mechanics(English Edition). 2011(08)
[3]压电材料的制备应用及其研究现状[J]. 何超,陈文革. 功能材料. 2010(S1)
[4]压电材料的研究和应用现状[J]. 裴先茹,高海荣. 安徽化工. 2010(03)
[5]功能梯度材料的制备与应用进展[J]. 卜恒勇,赵诚,卢晨. 材料导报. 2009(23)
[6]压电发电技术研究应用[J]. 林玲,刘辉. 硅谷. 2008(14)
[7]功能梯度材料的制备、应用及发展趋势[J]. 徐娜,李晨希,李荣德,尹红霞. 材料保护. 2008(05)
[8]压电材料的研究发展方向和现状[J]. 盖学周. 中国陶瓷. 2008(05)
[9]用ANSYS软件分析压电陶瓷的振动状态[J]. 雷辉,周双娥. 湖北大学学报(自然科学版). 2008(01)
[10]热障涂层的研究现状与发展趋势[J]. 刘纯波,林锋,蒋显亮. 中国有色金属学报. 2007(01)
硕士论文
[1]超声波电机定子的压电耦合运动分析[D]. 张洪民.浙江工业大学 2010
[2]热力作用下功能梯度材料的断裂力学行为研究[D]. 钟志文.哈尔滨工业大学 2009
本文编号：2928475
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