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《基于有限元的壓電雙晶片驅(qū)動模擬分析-論文.pdf》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、第32卷第2期陜西科技史學(xué)學(xué)報Vol
2、32No．22014年4月JournalofShaanxiUniversityofScience&TechnologyADr．2O14文章編號：1000—5811(2014)020134—04基于有限元的壓電雙晶片驅(qū)動模擬分析張昌松，雷春耀，高峰(1．陜西科技大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院，陜西西安710021；2．西北工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，陜西西安71OO68)摘要：在利用壓電雙晶片設(shè)計執(zhí)行器時，需要考慮雙晶片的驅(qū)動特性，分析自由端的撓度．利用有限元ANSYS軟件和數(shù)學(xué)物理方法分析了壓電雙晶片在不同長厚比值K和不同電壓栽荷下的變形情況，以及自由端的撓度，并比
3、較分析了兩種方法的相對偏差和偏差存在的原因，結(jié)果顯示最大相對偏差分別為2．4％和0．5％．通過比較分析，為利用有限元ANSYS軟件精確分析雙晶片類執(zhí)行器提供了依據(jù)．關(guān)鍵詞：壓電雙晶片；撓度；相對偏差；執(zhí)行器中圖法分類號：TN384文獻(xiàn)標(biāo)識碼：ADrivingsimulationofthepiezoelectricbimorphbasedonthefiniteelementZHANGChang—song，LEIChun—yao，GAOFeng(1．CoilegeofMechanicalandElectricalEngineering，ShaanxiUniversityofScience&Te
4、chnology，Xian710021，China；2．CoilegeofMaterialsScienceandEngineering，NorthwesternPolytechnicalUniversity，Xian710068，China)Abstract：Itisnecessorytoconsiderthedrivingcharacteristicofthepiezoelectricbimorphsandanalvzethedeflectionofthefree—endindesigningtheactuators．Inthispaper，device’Sdeformationandt
5、hedeflectionunderthedifferentratiosKofthelengthandthicknessandthedifferentvoltagesareanalyzedbyusingthefiniteelementsoftwareANSYSandmathe—matica1一physicalmethodology．Meanwhile，thereasonsresultedfromtherelativedeviationofthetwomethodsareanalyzed．Theresultsshowthatthemaximumdeviationsare2．4and0．5res
6、pectively．Accordingtocomparativeandanalysis，itmakesitpossibletoanalyzethepiezoelectricbimorphsactuatorspriciselybyANSYS．Keywords：piezoelectricbimorph；deflection；relativedeviation；actuators合做微尺度高頻運(yùn)動．隨著微電子機(jī)械系統(tǒng)的0引言發(fā)展，壓電雙晶片越來越多地被用來作為微執(zhí)行器壓電雙晶片廣泛應(yīng)用于驅(qū)動和感應(yīng)領(lǐng)域，是開和傳感器器件，如旋轉(zhuǎn)精密驅(qū)動器、仿生飛行器、微發(fā)MEMS(微電子機(jī)械系統(tǒng))的關(guān)鍵元件，非常
7、適型壓電泵、飛機(jī)增穩(wěn)驅(qū)動。等．在設(shè)計這些執(zhí)行器收稿日期：2014-02一10基金項目：：陜西教育廳科研計劃項目(2013JK0940)作者簡介：張昌松(1976一)，男，內(nèi)蒙古赤峰人，副教授，博士，研究方向：材料加工，電子功能材料第2期張昌松等：基于有限元的壓電雙晶片驅(qū)動模擬分析·135·時，常常需要考慮執(zhí)行器的機(jī)電轉(zhuǎn)換特性以及驅(qū)動Y一。(1)石Lt特性，用數(shù)學(xué)物理方法計算壓電雙晶片自由端的撓度、轉(zhuǎn)角等[g．自由端位移量的大小即撓度是衡壓電雙晶片自由端，z—z處的位移量：量壓電雙晶片驅(qū)動特性的一個重要指標(biāo)，也是壓電Y一一丁(I)J雙晶片類制動器的一個重要參數(shù)．令K—l／z，為單層壓電材料的
8、長度和厚度的ANSYS軟件是一款集結(jié)構(gòu)、熱、流體、電磁比值，則式(2)可化為：場、聲場分析與一體的大型通用有限元分析軟件，l：：0．375d31KV(3)具有多物理場耦合功能，壓電分析是結(jié)構(gòu)場和電場的耦合，這為分析壓電雙晶片的動態(tài)特性提供了更式中，d。為壓電應(yīng)變系數(shù)；V為施加于上壓電好的選擇．然而，ANSYS軟件分析只是模擬分析，片的電壓；Z為壓電片的長度；z為壓電片的厚度，分析的結(jié)果與理論結(jié)果是存在偏差的，如果不考慮從
