ansys耦合场 压电梁的模态分析

压电梁的模态分析

几何尺寸：梁的长度L1=300mm 宽度W=30mm 厚度 H1=2mm 压电片长度 L=50mm 宽度W=30mm 厚度 H=1mm 采用pzt-5H 压电陶瓷片

模态分析结果

一阶振型（f=23.144Hz ） ++- -

箭头为压电陶瓷

的极化方向

二阶振型(f=137.52Hz)

/prep7

! PZT-5H 材料特性参数

mp,DENS,1,7700 ! 密度, kg/m**3

mp,perx,1,1700 ! 介电常数

mp,pery,1,1700

mp,perz,1,1470

tb,ANEL,1 ! 弹性劲度系数, N/m^2 tbdata,1,12.6E10,7.95E10,8.41E10 ! c11,c12,c13

tbdata,7,12.6E10,8.41E10 ! c11,c33

tbdata,12,11.7E10 ! c33

tbdata,16,2.30E10 ! c44

tbdata,19,2.30E10 ! c44

tbdata,21,2.35E10 ! c66

tb,PIEZ,1 ! 压电（应力）常数, C/m^2 tbdata,3,-6.5 ! e31

tbdata,6,-6.5 ! e31

tbdata,9,23.3 ! e33

tbdata,11,17.0 ! e15

tbdata,13,17.0 ! e15

!定义主结构的材料参数

mp,dens,2,7800

EX,2,209e9

nuxy,2,0.3

! 定义压电复合梁几何模型(L=50mm W=30mm H = 1 mm)

L=50e-3

W=30e-3

H =1e-3 !压电片几何尺寸

L1=300e-3

H1=2e-3 !主结构几何尺寸

local,11 ! 建立下层局部坐标+Z 方向local,12,,,,,,,180 ! 建立上层局部坐标-Z 方向csys,11 ! 激活局部坐标系11 +y 方向block,0,L1,0,W,O,H1

block,0,L,0,W,0,-H

block,0,L,0,W,H1,H1+H

vglue,all !将梁同压电片粘结

et,1,solid5,3 !定义压电单元

et,2,solid45 !定义主结构单元

!采用映射划分网格连接相邻面

asel,s,loc,z,0

cm,CM_1,area

cmplot,CM_1

accat,CM_1

asel,s,loc,z,H1

cm,CM_2,area

accat,CM_2

!进行网格划分

LESIZE,ALL,5e-3, , , ,1, , ,1,

mat,1 $ type,1 $ esys,11 !对下层压电片网格划分Vmesh,4

mat,2 $ type,2 $ esys,11 !对中间结构网格划分Vmesh,6

mat,1 $ type,1 $ esys,12 !对上层压电片网格划分vmesh,5

nsel,s,loc,z,-H !定义下层电极

cp,1,volt,all

*get,n_bot,node,0,num,min

nsel,s,loc,z,H+H1 !定义上层电极

cp,2,volt,all

*get,n_top,node,0,num,min

nsel,s,loc,z,0 !压电片中间面电压耦合nsel,r,loc,x,0,L

cm,CM_3,node

nsel,s,loc,z,H1

nsel,r,loc,x,0,L

cm,Cm_4,node

cmsel,s,cm_3,node

cmsel,a,cm_4,node

cp,3,volt,all

fini

/solu

antype,modal

modopt,lanb,3

mxpand,3

nsel,s,loc,x,0

d,all,ux,0,,,,uy,uz

d,n_top,volt,0 !上下层电极短路d,n_bot,volt,0

nsel,all

solve

fini