第4期 姜德义,郑拯宇等:压电陶瓷片耦合振动模态的ANSYS模拟分析 455
313 模态计算和反应分析
在加载求解过程中,我们首先定义分析类型为模态分析,以求解短路状态(谐振状态)和开路状态(反谐振状态)下压电陶瓷片的耦合模态自然频率。在定义模态提取方法上,选择分块Lanczos方法,即采用一组特征向量来实现Lanczos迭代计算,其内部自动采用稀疏矩阵直接求解器,计算精度高,速度快。
¹ 短路状态下:
/SOLUANTYP,MODAL
MODOPT,LANB,10,50000,150000!定义分块LANCZOS法MXPAND,10NSEL,S,LOC,Z,HN
D,ALL,VOLT,0!压电陶瓷层下表面接地NSEL,S,LOC,Z,HA
D,ALL,VOLT,0!压电陶瓷层上表面短路NSEL,ALLSOLVE
*GET,F1,MODE,2,FREQ*GET,F2,MODE,5,FREQFINISH
HARFRQ,5000,35000NSUBST,2KBC,1EQSLV,ICCGSOLVE
HARFRQ,39000,45000SOLVE
HARFRQ,46000,54000SOLVEFINISH
结果处理:¹ 短路状态下:
/POST1/VIEW,1,1,1,1/VUP,,Z/TYPE,,4*DO,I,1,10SET,LS,IPLDISP,1*ENDDOFINISH
º 开路状态下:
ANTYPE,MODAL
MODOPT,LANB,10,50000,150000!定义分块LANCZOS法MXPAND,10
NSEL,S,LOC,Z,HA!删除压电陶瓷层上表面电压DDELE,ALL,VOLT
CP,1,VOLT,ALL!耦合电压NSEL,ALLSOLVE
*GET,F3,MODE,4,FREQ*GET,F4,MODE,8,FREQFINISH
ANSYS所模拟的压电陶瓷片在谐振状态下的变形如图3所示:
» 外加电压激励下:
NSEL,S,LOC,Z,HA
CP,1,VOLT,ALL!耦合电压
D,N1,VOLT,10!在上表面加载电压10VNSEL,S,LOC,Z,HN
D,ALL,VOLT,010!在将下表面接地NSEL,ALLFINISH/SOLUEQSLV,SPARSEANTYPE,HARMIC
图3 压电陶瓷片反谐振状态下的变形
º 开路状态下:
/POST1*DO,I,1,10SET,LS,IPLDISP,1*ENDDO/VIEW,1,1,1,1/VUP,,Z/TYPE,,4
ANSYS所模拟的压电陶瓷片在反谐振状态下的