用ANSYS软件分析压电换能器入门

压电换能器的热仿真分析陈飞，傅波（四川大学制造科学与工程学院，四川成都610065）摘要：压电换能器在工作过程中的发热，不仅会引起换能器的性能下降，而且还可能导致换能器失效。

基于传热学的基本理论，应用ANSYS 有限元分析软件，建立了压电换能器的热分析模型。

采用有限差分的数值求解方法，对换能器的整体温度场进行了求解，分析了前后质量块采用不同材料的Langevin 换能器的温度场分布规律，为大功率压电换能器的散热和性能优化方法的研究提供了基础。

关键词：压电换能器；发热；热仿真；有限元；温度场中图分类号：TP391.9；TP212文献标识码：A文章编号：1674-5124（2009）04-0104-03Thermal simulation analysis of piezoelectric transducerCHEN Fei ，FU Bo（College of Manufacturing Science and Engineering ，Sichuan University ，Chengdu ，610065，China ）Abstract:The heating of piezoelectric transducer not only lowers the efficiency of these devices ，but may alsolead to their failure.Based on the heat transfer equation ，the FEM thermal analysis model of piezoelectric transducer was established by means of ANSYS.The temperature field distribution of Langevin transducers with various material types was analyzed.The work provides a foundation for the thermal analysis and optimization of large power piezoelectric transducers.Key words:Piezoelectric transducer ；Heat ；Thermal simulation ；Finite element ；Temperature field收稿日期：2008-12-26；收到修改稿日期：2009-03-11作者简介：陈飞（1983-），男，四川成都市人，硕士研究生，专业方向为超声振动技术及应用。

压电变换器的自振频率分析及详细过程1.模态分析的定义及其应用模态分析用于确定设计结构或机器部件的振动特性(固有频率和振型)，即结构的固有频率和振型，它们是承受动态载荷结构设计中的重要参数。

同时，也可以作为其它动力学分析问题的起点，例如瞬态动力学分析、谐响应分析和谱分析，其中模态分析也是进行谱分析或模态叠加法谐响应分析或瞬态动力学分析所必需的前期分析过程。

ANSYS的模态分析可以对有预应力的结构进行模态分析和循环对称结构模态分析。

前者有旋转的涡轮叶片等的模态分析，后者则允许在建立一部分循环对称结构的模型来完成对整个结构的模态分析。

ANSYS提供的模态提取方法有:子空间法(subspace)、分块法(block lancets),缩减法(reduced/householder)、动态提取法(power dynamics)、非对称法(unsymmetric),阻尼法(damped), QR阻尼法(QR damped)等，大多数分析都可使用子空间法、分块法、缩减法。

ANSYS的模态分析是线形分析，任何非线性特性，例如塑性、接触单元等，即使被定义了也将被忽略。

2.模态分析操作过程一个典型的模态分析过程主要包括建模、模态求解、扩展模态以及观察结果四个步骤。

(1).建模模态分析的建模过程与其他分析类型的建模过程是类似的，主要包括定义单元类型、单元实常数、材料性质、建立几何模型以及划分有限元网格等基本步骤。

(2).施加载荷和求解包括指定分析类型、指定分析选项、施加约束、设置载荷选项，并进行固有频率的求解等。

指定分析类型，Main Menu- Solution-Analysis Type-New Analysis,选择Modal。

指定分析选项，Main Menu-Solution-Analysis Type-Analysis Options，选择MODOPT(模态提取方法〕，设置模态提取数量MXPAND.定义主自由度，仅缩减法使用。

压电分析The capability of modeling piezoelectric response exists in the following elements:SOLID5 - Coupled-Field Solid ElementPLANE13 - 2-D Coupled-Field Solid ElementSOLID98 - Tetrahedral Coupled-Field Solid ElementPLANE223 - 2-D 8-Node Coupled-Field Solid ElementSOLID226 - 3-D 20-Node Coupled-Field Solid ElementSOLID227 - 3-D 10-Node Coupled-Field Solid ElementThe electromechanical constitutive equations for linear material behavior are:(11–36)(11–37)or equivalently(11–38) where:{T} = stress vector (referred to as {σ} elsewhere in this manual) {D} = electric flux density vector{S} = strain vector (referred to as {ε } elsewhere in this manual) {E} = electric field vector[c] = elasticity matrix (evaluated at constant electric field (referred to as [D] elsewhere in this manual))[e] = piezoelectric stress matrix[ε] = dielectric matrix (evaluated at constant mechanical strain)The elasticity matrix [c] is the usual [D] matrix described in Structural Fundamentals(input using the MP commands). It can also be input directlyin uninverted form [c] or in inverted form [c]-1 as a general anisotropic symmetric matrix (input using TB ,ANEL):[c]刚度矩阵经常采用”MP ”命令输入，也可以用“TB,ANEL ”命令输入各向异性对称矩阵的形式。

ANSYS电容纹波仿真1. 简介电容纹波是指电容器在工作过程中电压或电流发生的周期性变化。

为了准确地预测和分析电容纹波的行为，可以使用ANSYS进行电容纹波仿真。

ANSYS是一款强大的工程仿真软件，可以模拟和分析各种电磁、机械、流体和热力学问题。

本文将介绍如何使用ANSYS进行电容纹波仿真，包括建模、设置边界条件、求解和结果分析等。

2. 建模在进行电容纹波仿真之前，首先需要进行建模。

建模的过程包括创建几何模型、定义材料属性和设置边界条件。

2.1 创建几何模型首先，打开ANSYS软件并选择适合的模块，例如ANSYS Electronics Desktop。

然后，使用软件提供的几何建模工具创建电容器的几何模型。

可以选择矩形、圆柱形或其他形状，根据实际情况进行选择。

2.2 定义材料属性接下来，需要定义电容器的材料属性。

可以根据实际情况选择合适的材料，并设置其电介质常数和导电性等属性。

2.3 设置边界条件在进行电容纹波仿真时，需要设置适当的边界条件。

根据实际情况，可以设置电容器的电压或电流作为边界条件，以模拟实际工作条件。

3. 设置仿真参数在进行电容纹波仿真之前，需要设置一些仿真参数，以确保仿真结果的准确性和可靠性。

3.1 网格划分在进行电容纹波仿真时，需要将几何模型划分为小的单元，称为网格。

网格的划分需要根据模型的复杂程度和仿真要求进行选择。

通常，网格划分越精细，仿真结果越准确，但计算时间也会增加。

3.2 时间步长仿真过程中，需要选择合适的时间步长。

时间步长的选择需要根据电容纹波的频率和模型的动态响应进行调整。

通常，较小的时间步长可以提高仿真结果的准确性，但也会增加计算时间。

3.3 求解器选择在进行电容纹波仿真时，可以选择不同的求解器。

ANSYS提供了多种求解器，例如频域求解器和时域求解器。

根据实际情况，选择适合的求解器进行仿真。

4. 求解和结果分析设置好仿真参数后，可以开始进行电容纹波仿真。

ANSYS将根据所设置的边界条件和材料属性对模型进行求解，并生成仿真结果。

ansys压电分析压电效应分析是一种结构－电场耦合分析。

当给石英和陶瓷等压电材料加电压时，它们会产生位移，反之若使之振动，则会产生电压。

压力传感器就是压电效应的一种典型的应用。

压电分析（ANSYS/Multiphysics或ANSYS /Mechanical软件包提供这种分析）类型可以是静力、模态、预应力模态、谐波、预应力谐波和瞬态分析。

压电分析只能用下列单元类型之一：PLANE13, KEYOPT(1)=7，耦合场四边形实体单元SOLID5, KEYOPT(1)=0或3，耦合场六面体单元SOLID98, KEYOPT(1)=0或3，耦合场四面体单元KEYOPT选项激活压电自由度：位移和电压。

对于SOLID5和SOLID98，KEYOPT(1)=3仅激活压电选项。

注意：如果模型中激活了至少一个带有压电自由度（位移和VOLT）的单元，则需要用到VOLT自由度的所有单元必须是上面三种压电单元其中之一。

而且，所有的这些单元均需激活压电自由度。

如果不希望在这些单元中存在压电效应，则需给材料定义非常小的压电特性。

压电KEYOPT用NLGEOM，SSTIF，PSTRES命令可用大挠度和应力刚化作用（参见《ANSYS Commands Reference》对这些命令的更多信息，参见《ANSYS Structural Analysis Guide》及《ANSYS，Inc. Theory Reference》的第三章关于大挠度及应力刚化功能的更多信息）。

对PLANE13，通过设置KEYOPT（1）＝7可用大挠度及应力刚化功能。

对SOLID5及SOLID98通过设置KEYOPT（1）＝3可用大挠度及应力刚化功能。

而且小挠度及应力刚化选项可以通过KEYOPT（1）＝0使用。

注意－对压电分析不能使用自动求解控制。

SOLCONTROL缺省设置只能对纯结构或纯热分析使用。

对大挠度压电分析，必须用非线性求解命令定义有关设置。

你好，我正在做一个ANSYS的压电仿真的瞬态分析，我的问题是怎么在耦合的电极上加载正弦电压载荷？2010-09-09 16:012405401032|分类：电脑/网络|浏览2094次我的命令流：/filename,fengming/prep7et,1,plane42,,,1et,2,plane13,7,,1MP,ex,1,9.8e10 !黄铜MP,nuxy,1,.32MP,dens,1,7500mp,dens,2,7750 !PZT材料密度mp,perx,2,919 !介电常数mp,pery,2,826mp,perz,2,919tb,piez,2 !压电常数tbdata,2,-5.3512tbdata,5,15.784tbdata,8,-5.3512tbdata,10,12.295tbdata,15,12.295tb,anel,2,,,0 !弹性常数tbdata,1,1.2035e11,7.509e10,7.5179e10tbdata,7,1.1087e11,7.509e10tbdata,12,1.2035e11tbdata,16,2.1053e10tbdata,19,2.1053e10tbdata,21,2.2584e10k,1,0,0 !建模k,2,1e-2,0k,3,1.5e-2,0k,4,1.5e-2,1e-4k,5,1e-2,1e-4k,6,1e-2,2e-4k,7,0,2e-4k,8,0,1e-4l,1,2l,2,3l,3,4l,4,5l,5,6l,6,7l,7,8l,8,5l,8,1l,5,2al,1,10,8,9al,2,3,4,10al,5,6,7,8type,1mat,1mshape,0,2Dmshkey,1amesh,1,2type,2mat,2mshape,0,2Dmshkey,1amesh,3nsel,s,loc,x,1.5e-2 !位移约束d,all,ux,0d,all,uy,0/solu !瞬态分析antype,transtrnopt,fulltintp,,0.25,0.5,0.5outpr,all,alloutres,all,allkbc,1nsel,s,loc,y,1e-4 !耦合电压cp,1,volt,alld,all,volt,0*do,i,1,50,1t=i/400000time,tnsubst,1v=40*sin(2*3.14159*42881*t)nsel,s,loc,y,2e-4cp,2,volt,alld,all,volt,vsolve*enddofinish这样加载问题在哪里，对不对？谢谢分享到：2010-09-09 18:30提问者采纳我先看看然后晚上回复你！方法是对这呢，不过在写程序的过程出现了一些小失误你看下我这样改下可以不？与你表达的意思是一致的，只是后面的东西有些改正，前面的材料以及模型尺寸楼主你就自己拿捏一些精度与单位就可以了allsel,allfinish/solu !瞬态分析antype,transtrnopt,fulltintp,,0.25,0.5,0.5outpr,all,alloutres,all,allkbc,1nsel,s,loc,y,1e-4 !耦合电压cp,1,volt,allnsel,s,loc,y,2e-4cp,2,volt,allnsel,s,loc,y,1e-4d,all,volt,0allsel,all*do,i,1,50,1t=i/400000time,tnsubst,1v=40*sin(2*3.14159*42881*t)nsel,s,loc,y,2e-4d,all,volt,vallsel,allsolve*enddofinish提问者评价太谢谢你了，对了的，没有警告了！来自：求助得到的回答asel,s,,,56 ！选择面736cp,1,volt,all ！为该表面施加耦合电压*get,n1,node,,num,min ！定义该表面电极节点d,n1,volt,0 ！加0v电压ALLSEL,ALL ！选择全部asel,s,,,896 ！选择面896nsla,s,1 ！选择面上所有节点cp,2,volt,all ！施加耦合电压*get,n2,node,,num,mind,n2,volt,200 ！加幅值200电压ALLSEL,ALL !选择全部。

ANSYS详细全介绍开放、灵活的仿真软件，为产品设计的每一阶段提供解决方案通用仿真电磁分析流体力学行业化分析模型建造设计分析多目标优化客户化结构分析解决方案结构非线性强大分析模块Mechanical显式瞬态动力分析工具LS-DYNA新一代动力学分析系统AI NASTRAN电磁场分析解决方案流体动力学分析行业化分析工具设计人员快捷分析工具仿真模型建造系统多目标快速优化工具CAE客户化及协同分析环境开发平台ANSYS StructureANSYS Structure 是ANSYS产品家族中的结构分析模块，她秉承了ANSYS家族产品的整体优势，更专注于结构分析技术的深入开发。

除了提供常规结构分析功能外，强劲稳健的非线性、独具特色的梁单元、高效可靠的并行求解、充满现代气息的前后处理是她的四大特色。

ANSYS Structure产品功能非线性分析• 几何非线性• 材料非线性• 接触非线性• 单元非线性动力学分析•模态分析- 自然模态- 预应力模态- 阻尼复模态- 循环模态• 瞬态分析- 非线性全瞬态- 线性模态叠加法•响应谱分析- 单点谱- 模态- 谐相应- 单点谱- 多点谱•谐响应分析•随机振动叠层复合材料•非线性叠层壳单元•高阶叠层实体单元•特征- 初应力- 层间剪应力- 温度相关的材料属性- 应力梯度跟踪- 中面偏置•图形化- 图形化定义材料截面- 3D方式察看板壳结果- 逐层查看纤维排布- 逐层查看分析结果•Tsai-Wu失效准则求解器•迭代求解器- 预条件共轭梯度(PCG)- 雅可比共轭梯度(JCG)- 非完全共轭梯度(ICCG)自然模态• 直接求解器- 稀疏矩阵- 波前求解器•特征值- 分块Lanczos法- 子空间法- 凝聚法- QR阻尼法(阻尼特征值)•分布式并行求解器-DDS-自动将大型问题拆分为多个子域，分发给分布式结构并行机群不同的CPU（或节点）求解- 支持不限CPU数量的共享式并行机或机群- 求解效率与CPU个数呈线性提高• 代数多重网格求解器-AMG- 支持多达8个CPU的共享式并行机- CPU每增加一倍，求解速度提高80％- 对病态矩阵的处理性能优越, ,屈曲分析• 线性屈曲分析• 非线性屈曲分析• 热循环对称屈曲分析断裂力学分析• 应力强度因子计算• J积分计算• 裂纹尖端能量释放率计算大题化小•单元技术•子结构分析技术•子模型分析技术设计优化•优化算法- 一阶法•多种辅助工具- 随机搜索法- 等步长搜索法- 乘子计算法- 最优梯度法- 设计灵敏度分析•拓扑优化二次开发特征• ANSYS参数化设计语言(APDL) • 用户可编程特性（UPF）• 用户界面设计语言(UIDL) • 专用界面开发工具（TCL/TK）• 外部命令概率设计系统(PDS)•十种概率输入参数•参数的相关性•两种概率计算方法- 蒙特卡罗法*直接抽样* Latin Hypercube抽样- 响应面法*中心合成*Box-Behnken设计•支持分布式并行计算•可视化概率设计结果- 输出响应参数的离散程度*Statistics* LHistogram* Sample Diagram- 输出参数的失效概率* Cumulative Function* Probabilities- 离散性灵敏度*Sensitivities* Scatter Diagram* Response Surface前后处理(AWE)• 双向参数互动的CAD接口• 智能网格生成器• 各种结果的数据处理• 各种结果的图形及动画显示• 全自动生成计算报告支持的硬软件平台• Compaq Tru64 UNIX • Hewlett-Packard HP-UX • IBM RS/6000 AIX• Silicon Graphics IRIX• Sun Solaris• Windows: 2000,NT,XP• LinuxANSYS MultiphysicsTM MultiphysicsANSYS MultiphysicsTM集结构、热、计算流体动力学、高/低频电磁仿真于一体，在统一的环境下实现多物理场及多物理场耦合的仿真分析；精确、可靠的仿真功能可用于航空航天、汽车、电子电气、国防军工、铁路、造船、石油化工、能源电力、核工业、土木工程、冶金与成形、生物医学等各个领域，功能强大的各类求解器可求解从冷却系统到发电系统、从生物力学到MEMS等各类工程结构。

压电陶瓷阻抗分析ANSYS 程序阻抗概念简介 大家都知道直流电路中，欧姆定律中定义的电阻R V I=，电阻的含义代表对电流的阻碍作用。

随着学习的深入，我们知道电压不仅仅有直流电压，更多存在的是交流电压，比如家用电压220V~，变压器等等。

图1一般交流电压有幅值，频率，相位这些参数，如果用实数表示就是00cos()m t v V V ωϕ+=+ (1) v 代表任意时刻的电压，0V 代表偏置，m V 代表幅值，2f ωπ=代表角频率与频率有关，0ϕ为初始相位。

随着学习继续深入，有出现了用虚数表示电压00jwt m v V V e ϕ+=+ (2) 其实如果只要将(2)式中实部取出来，虚部不用管，就和(1)一样了。

既然(2)比(1)还要复杂，为什么还要用复数表示交流电压呢，其实这是因为复数的运算要比实数要简单许多许多。

比如将两个交流电相乘（实际中可以用电子电路中乘法器实现），复数的相乘：只要将幅角相加就行了，实数就要复杂很多。

到此，我们知道了为什么要复数表示阻抗，而任何一个复数都可以用实部和虚部表示：Z R jX =+(3)实部和虚部到底有什么含义呢，很多教科书说实部就是电阻，虚部是由电容产生的容抗和电感产生的感抗组成的。

但大家看完这些介绍依然是云里雾里，太抽象，难以理解。

实际上对于阻抗的理解就直接把其理解为电阻，阻抗就是用来阻碍电流的，比如如果我们要在1V电压施加下获得1A电流，那么我们找1Ω电阻和绝对值为1Ω的阻抗是一样的。

但是用阻抗有个优点，阻抗的虚部是复数，复数不会做功不会产生能量消耗，虽然1Ω的电阻和1Ω的阻抗都能获得1A的电流，但是阻抗由于有虚部因此消耗的能量要少，如果阻抗虚部设计的大一些，实部设计的小一些，这对于节约功耗具有无比重要的意义！注意以上讨论的前提是交流电。

ANSYS获得压电阻抗ANSYS中要输入压电单元的参数，当然自己可以慢慢用GUI输入，也可以用命令流输入，其实最简单的方法就是从网上找一个别人论文中的PZT压电参数直接用File->readinputfrom..命令读取就行了，这里将参数贴在附录A.下面开始建立模型，从最简单的板开始入手。

万方数据　万方数据　万方数据　万方数据第６期莫喜平等：ＡＮＳＹｓ软件在模拟分析声学换能器中的应用１２８３［ｅ］－勖１ｅ３３ｅａｌｘ方向极化状态：弹性常数矩阵：［Ｃ］－氏Ｃ１３Ｃ１３０ａ３ＣｌｌＣｋ０氏％Ｃ１ｌ００００ｃ毡００００００００介电常数矩阵：００００Ｏ０００瓯００ｃ毡（１３）（１４）ｃ８，．－占。

ｃｓ，，＝占。

［占鹋占ｎ。

占订。

］ｃ－５，［ｅ］＿％８３１ｅ３１（１６）４．２压电纵向换能器水中发射性能分析本节介绍从几何建模到换能器各技术参数的提取过程。

概括换能器计算分析的几个重要环节的处理，总结换能器各技术参数的提取方法及依据。

４．２．１问题模型［２１模型描述：如图２所示的纵向换能器。

换能器由前辐射头（硬铝）、压电陶瓷（ＰＺＴ４）、后质量块（黄铜）、预应力螺栓（４璐钢）组成，结构通过去耦垫环与不锈钢外壳隔离，前辐射头用透声聚氨酯橡胶灌注密封。

压电陶瓷Ｉ与压电陶瓷１１分别代表极化方向相反的陶瓷。

前辐射头的特殊形状是为了获得宽波束、宽带辐射特性，后质量块设计成桶型是为了减少纵向尺寸。

其结构形状复杂，用集总参数等效电路法分析将比较困难．尤其是振动模之间的耦合问题。

有限元法更显优势。

通过有限元法还可以计算得到对应等效电路中的元件参数。

４．２．２准物理模型准物理模型中忽略透声聚氨酯橡胶、去耦垫环、图２纵向换能器模式图Ｆｉｇ．２Ｔｈｅｍｏｄｅｌｏｆａｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ粘接层、电极片，忽略不锈钢外壳，代之以流体介质的刚性界面边界条件：换能器中前辐射头与流体接触界面施加流体一结构耦合边界条件，换能器元件之间包括螺纹连结及胶粘剂粘接部分以连续体描述，边界部分为自由边界条件。

分析电声性能、振动特性时忽略预应力的影响。

忽略非轴对称的影响，用轴对称模型进行分析。

４．２．３几何模型几何模型按准物理模型及分析对象的结构情况构建而成．模型建立通过换能器及流体空间的一个旋转母面用轴对称描述（Ｙ轴为对称轴）。

ansys压电分析压电效应分析是一种结构－电场耦合分析。

当给石英和陶瓷等压电材料加电压时，它们会产生位移，反之若使之振动，则会产生电压。

压力传感器就是压电效应的一种典型的应用。

压电分析（ANSYS/Multiphysics或ANSYS /Mechanical软件包提供这种分析）类型可以是静力、模态、预应力模态、谐波、预应力谐波和瞬态分析。

压电分析只能用下列单元类型之一：PLANE13, KEYOPT(1)=7，耦合场四边形实体单元SOLID5, KEYOPT(1)=0或3，耦合场六面体单元SOLID98, KEYOPT(1)=0或3，耦合场四面体单元KEYOPT选项激活压电自由度：位移和电压。

对于SOLID5和SOLID98，KEYOPT(1)=3仅激活压电选项。

注意：如果模型中激活了至少一个带有压电自由度（位移和VOLT）的单元，则需要用到VOLT自由度的所有单元必须是上面三种压电单元其中之一。

而且，所有的这些单元均需激活压电自由度。

如果不希望在这些单元中存在压电效应，则需给材料定义非常小的压电特性。

压电KEYOPT用NLGEOM，SSTIF，PSTRES命令可用大挠度和应力刚化作用（参见《ANSYS Commands Reference》对这些命令的更多信息，参见《ANSYS Structural Analysis Guide》及《ANSYS，Inc. Theory Reference》的第三章关于大挠度及应力刚化功能的更多信息）。

对PLANE13，通过设置KEYOPT（1）＝7可用大挠度及应力刚化功能。

对SOLID5及SOLID98通过设置KEYOPT（1）＝3可用大挠度及应力刚化功能。

而且小挠度及应力刚化选项可以通过KEYOPT（1）＝0使用。

注意－对压电分析不能使用自动求解控制。

SOLCONTROL缺省设置只能对纯结构或纯热分析使用。

对大挠度压电分析，必须用非线性求解命令定义有关设置。

用ANSYS软件分析压电换能器入门压电换能器是一种将电能和机械能相互转换的装置，其原理是利用压电效应将机械应力转化为电荷或电位差，或将电场作用下产生的应变引起物体发生位移。

压电换能器在自动化控制、传感器、电能转换和储能装置等领域中有广泛的应用。

为了分析压电换能器的工作特性和性能，我选择使用ANSYS软件进行研究。

ANSYS是一种强大的有限元分析软件，可以对结构、固体力学、流体力学等领域进行模拟和分析，适用于各种复杂的物理现象和工程问题。

首先，我们需要建立压电换能器的几何模型。

在ANSYS中，可以通过几何建模工具创建三维模型，包括导入现有几何模型、绘制几何、创建参数化模型等方法。

我们可以按照实际的压电换能器尺寸和形状进行创建，或者通过参数化建模来进行优化设计。

建立几何模型后，需要将其进行网格划分，转化为有限元模型。

这可以通过ANSYS中的网格划分工具来完成，可以选择适合问题特性的网格划分方法，如结构网格、四面体网格、六面体网格等。

合适的网格划分可以更好地保证计算结果的准确性和稳定性。

接下来，需要定义材料的物性参数和边界条件。

在ANSYS中，可以设定材料的压电系数、弹性系数、密度等参数，并选择适合的材料模型。

例如，对于压电材料，可以选择线性压电模型或非线性压电模型。

同时，还需要设置边界条件，如施加的电压或电荷，施加的外力或位移等。

在定义完初始条件后，可以进行仿真计算并分析结果。

ANSYS提供了各种求解器和分析工具，可以得到压电换能器的电位差、电荷、应变、位移等物理量的变化规律。

可以通过改变输入条件或改变材料参数来研究其对压电换能器性能的影响，进而优化设计。

除了静态分析，ANSYS还可以进行动态分析，模拟压电换能器在不同频率和振幅下的工作特性。

可以通过ANSYS中的谐振分析、模态分析等工具来获取压电换能器的固有频率、模态形状及模态质量等信息。

最后，在完成仿真计算后，可以根据分析结果进行结果评估和后处理。

用S Y S软件分析压电换能器入门Company Document number：WUUT-WUUY-WBBGB-BWYTT-1982GT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。

ansys压电分析实例Ansys压电分析导读：就爱阅读网友为您分享以下“Ansys压电分析”的资讯，希望对您有所帮助，感谢您对的支持! ansys压电分析压电效应分析是一种结构－电场耦合分析。

当给石英和陶瓷等压电材料加电压时，它们会产生位移，反之若使之振动，则会产生电压。

压力传感器就是压电效应的一种典型的应用。

压电分析（ANSYS/Multiphysics或ANSYS /Mechanical软件包提供这种分析）类型可以是静力、模态、预应力模态、谐波、预应力谐波和瞬态分析。

压电分析只能用下列单元类型之一：PLANE13, KEYOPT(1)=7，耦合场四边形实体单元SOLID5, KEYOPT(1)=0或3，耦合场六面体单元SOLID98, KEYOPT(1)=0或3，耦合场四面体单元KEYOPT选项激活压电自由度：位移和电压。

对于SOLID5和SOLID98，KEYOPT(1)=3仅激活压电选项。

注意：如果模型中激活了至少一个带有压电自由度（位移和VOLT）的单元，则需要用到VOLT自由度的所有单元必须是上面三种压电单元其中之一。

而且，所有的这些单元均需激活压电自由度。

如果不希望在这些单元中存在压电效应，则需给材料定义非常小的压电特性。

压电KEYOPT用NLGEOM，SSTIF，PSTRES命令可用大挠度和应力刚化作用（参见《ANSYS Commands Reference》对这些命令的更多信息，参见《ANSYS Structural Analysis Guide》及《ANSYS，Inc. Theory Reference》的第三章关于大挠度及应力刚化功能的更多信息）。

对PLANE13，通过设置KEYOPT（1）＝7可用大挠度及应力刚化功能。

对SOLID5及SOLID98通过设置KEYOPT（1）＝3可用大挠度及应力刚化功能。

而且小挠度及应力刚化选项可以通过KEYOPT （1）＝0使用。

注意－对压电分析不能使用自动求解控制。

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。