压电材料ansys建模需要输入的属性.doc

在定义完单元类型后,需要定义材料特性,压电模型需要输入的材料特性参数有: 介电常数(又名电容率), 压电矩阵 弹性系数矩阵 弹性基底材料及属性 1、介电系数矩阵 对于 SOLID98 单元，可用 MP 命令确定相对介电系数值作为 PERX、PERY 和 PERZ。介电系数值分别代表介电系数矩阵的对角分量，即用 MP 命令输入的介电系数总认为是常应变下的介电系数。 2、压电矩阵 可以用[ e ]形式-压电应力矩阵或用[ d ]形式-压电应变矩阵定义压电矩阵。[ e ]矩阵通常与以刚度矩阵[ c ]形式表示各向异性弹性输入有关，而[ d ]矩阵和柔度矩阵相关。ANSYS 使用第一次界定温度下的弹性矩阵将压电应变矩阵[ d ]矩阵转换成压电应力矩阵 [ e ]。为确定这种变化所需要的弹性矩阵，可用 TB，ANEL 命令。 使用 TB，PIEZ 和 TBDATA 命令定义压电矩阵。对于大多数已经公布的压电材料，压电矩 阵数据都是按照 x，y，z，yz，xz，xy 顺序的，基于 IEEE 标准之上，而 ANSYS 的输入数据是 按照以上所示的 x，y，z，xy，yz，xz 顺序。也就是说，输入该参数是必须通过改变剪切项的行数据以转换到 ANSYS 数据格式。因此需将 IEEE 常数61 62 63 [ e e e ]输入为 ANSYS 的 xy 行；将 IEEE 常数41 42 43 [ e e e]输入为 ANSYS 的 yz 行；将 IEEE 常数51 52 53 [ e e e ]输入为 ANSYS 的 xz 行。具体形式如矩阵(5.2)所示： 3、弹性系数矩阵 该矩阵为6 × 6对称矩阵（对于 2-D 模型为4 × 4矩阵），它确定刚度系数（[ c ]矩阵）或柔度系数（[ s ]矩阵）。弹性系数矩阵使用以下的数据表输入： 使用 TB，ANEL 和 TB，DATA 命令定义系数矩阵[ c ]。和压电矩阵的情况类似，大多数压电材料的[ c ]矩阵使用不同的参数顺序，需要通过如下方式改变剪切项的行和列数据以将 IEEE矩阵转换到 ANSYS 输入顺序。将 IEEE 常数 [ ] 61 62 63 66C C C C 输入为 ANSYS 的 xy 行；将 IEEE 常数 [ ] 41 42 43 46 44C C C C C 输入为 ANSYS 的 yz 行；将 IEEE 常数 [ ] 51 52 53 56 54 55C C C C C C 输入为 ANSYS 的 xz 行；具体如下所示： 在下面的分析中，一共采用了两种压电材料。一种是压电陶瓷 PZT-4，另外一种是钛酸钡。这两种材料都在工程应用中比较常见 [39]。根据两种材料的属性，可用命令流的形式表现为： 表 5.3 命令流定义 PZT-4 和钛酸钡材料属性 !!Define PZT-4 et,3,solid98 mp,nuxy,3,0.27 mp,dens,3,7.5e3 mp,perx,3,7.29e-9 mp,pery,3,7.29e-9 mp,perz,3,6.35e-9 mp,kxx,3,1 mp,murx,3,1 tb,anel,3 tbdata,1,13.9e10,7.43e10,7.78e10,0,0,0 tbdata,7,11.5e10,7.43e10,0,0,0 tbdata,12,13.9e10,0,0,0 tbdata,16,2.56e10,0,0 tbdata,19,2.56e10,0 tbdata,21,2.56e10 tb,piez,3 tbdata,1,0,0,-5.2 tbdata,4,0,0,-5.2 tbdata,7,0,0,15.1 tbdata,10,0,0,0 tbdata,13,0,12.7,0 tbdata,16,12.7,0,0 !!Define Barium Titanate et,5,solid98,3 mp,nuxy,5,0.27 mp,dens,5,6.02e3 mp,perx,5,1.75e-8 mp,pery,5,1.75e-8 mp,perz,5,0.099e-8 mp,kxx,5,1 mp,murx,5,1 tb,anel,5 tbdata,1,27.51e10,17.89e10,15.15e10,0,0,0 tbdata,7,27.512e10,15.156e10,0,0,0 tbdata,12,16.486e10,0,0,0 tbdata,16,5.435e10,0,0 tbdata,19,5.435e10,0 tbdata,21,11.312e10 tb,piez,5 tbdata,1,0,0,-2.693 tbdata,4,0,0,-2.693 tbdata,7,0,0,3.655 tbdata,10,0