用ANSYS软件分析压电换能器入门..doc

用ANSYS软件分析压电换能器入门 A：分析过程基本步骤 一：问题描述（草稿纸上完成） 1：画出换能器几何模型，包括尺寸 2：选定材料 3：查材料手册确定材料参数 二：建立模型 1：根据对称性确定待建模型的维数 2：根据画出的几何模型确定关键点坐标，给关键点编好号码 3：建立一个文件夹用于当前分析 4：启动ANSYS软件，指定路径到建立的文件夹， 5：定义单元类型 压电换能器分析使用的单元类型： solid5：8个节点3D六面体耦合场单元（也可缩减为三角柱形单元或四面体单元）。无实常数。 plane13：4个节点2D四边形耦合场单元（也可缩减为三角形单元）。无实常数。 solid98：10个节点3D四面体耦合场单元。无实常数。 Fluid30：8个节点3D六面体声学流体单元（也可缩减为三角柱形单元或四面体单元）。应用于近场水和远场水。实常数为参考声压，可缺省。 Fluid130：4个节点面无穷吸收水声学流体单元（也可缩减为三角形面单元）。实常数：半径，球心X，Y，Z坐标值。 6：定义材料参数 对一般均匀各向同性材料要给出材料密度，杨氏模量，泊松系数。（静态分析不用密度） 对压电材料： 一般使用的压电方程：e型压电方程，因此输入的常数为 注意！一般顺序为：XX，YY，ZZ，YZ，XZ，XY。在ANSYS中为XX，YY，ZZ，XY，YZ，XZ。因此，前两矩后三行和后三列要做相应变化。 7：建立关键点 8：把关键点连成线 9：把线段围成面 10：通过适当的方法生成体 11：指定单元类型和材料参数 12：划分线段 13：划分体单元 14：坐标转换，（转换到柱坐标系下） 15：节点转换 三：加载约束条件 1：加载边界约束条件 2：电极上加电压 四：求解 1：模态分析 2：谐响应分析 五：查看结果 1：查看模态分析结果，计算导纳。 2：各模态的动态演示 3：查看谐响应分析结果，计算导纳、发射与接收响应。 六：生成命令流文件 1：给程序分块，添加适当的注释 2：把相应参数具体值改成变量，同时给变量赋值 B：空气中建模过程 一：问题描述 弯曲式换能器实体模型为轴对称结构。结构尺寸如图所示。弯曲式换能器由压电陶瓷，‘金属壳’粘结而成，粘结材料为环氧树脂。由于粘结层为一薄层，建模的时候可以忽略。本例中‘金属壳’材料采用铝，压电材料选择压电陶瓷PZT5。 结构参数 对应值 10mm 17mm 20mm 10mm 0.5mm 0.5mm 3mm 二：建立模型 1．指定工作空间，设定分析作业名和标题 （1）首先建立一个文件夹用于当前分析，如D:\ANSYSfiles ，路径当中不允许有中文出现。 （2）启动ANSYS9.0软件，界面如下图，界面包括实用菜单，命令输入窗口，ANSYS工具栏，主菜单栏，图形窗口，图形调整工具栏，标准工具栏。 （3）指定工作空间：实用菜单－》File－》Change Directory… ,出现对话框，选择刚才建立的目录D:\ANSYSfiles，以后操作生成的文件都在此文件夹下。 （4）设定标题：实用菜单－》File－》Change Title…，出现对话框，输入‘daocheqi Analysis ’作为标题。点击ok。 （5）保存db（数据库文件）文件：File－》Save as ,出现对话框，保存文件名为title.db。 （6）定义单位：在ANSYS主界面输入窗口输入“/UNITS，Label”其中，Label 指定单位制标签有： USER：用户自定义单位系统。 SI：国际单位，即MKS单位。 CGS：CGS单位系统，即cm,g,s,等。 MPA：MPA单位系统，即mm,Kg,s,等。 BFT：用英尺的单位系统，即ft,slug,s, 等。 BIN：用英寸的单位系统，即in,lbm,s, 等。 一般采用国际单位：即 然后按Enter 即可。 如果不改变单位制，以后默认。 2．定义单元类型 金属壳采用Solid45 单元，压电陶瓷采用Solid5 单元。Solid45为结构单元里面的三维块模型单元。Solid5为三维耦合场单元，因为压电陶瓷涉及到电－力耦合问题，因此采用此单元类型。 主菜单栏－》Preprocessor－》Element Type－》Add/Edit/Delete , 出现对话框，点击Add…键，出现对话框，点击框图左边Solid, 选择右边框图中Brick 8node 45，点击Apply键，选定了一种Solid45单元。继续点击框图左边Coupled Field, 选择右边框图中Scalar Brick 5，选定了Solid5单元，点击ok键。 从对话框中可以看出我们已经定义了solid45和