О рациональном подходе к расчету демпфера пьезопреобразователя. Часть 1. Численное моделирование
Цель работы: Получить универсальную расчетную модель пьезопреобразователя с демпфером усложненной формы, позволяющую оценивать эффективность демпфирования при любых конфигурациях демпфера. Материалы и методы: Эффективность демпфирования оценена путем расчета методом конечных элементов и экспериментально. Результаты: Рассмотрен процесс создания расчетной модели в 3D-пространстве, позволяющей исследовать эффективность демпферов различных форм и конфигураций. Предложена 3D-модель пьезопластины с демпфером в виде усеченного конуса. Изучен вопрос выбора параметров сетки конечных элементов, оптимальных с точки зрения достоверности результатов и задействованной вычислительной мощности. Проведен анализ влияния размера сетки на корректность получаемых результатов. Определен наиболее эффективный в отношении минимальной амплитуды паразитного сигнала угол наклона образующей конусного демпфера, полученный путем сравнительного анализа 2D-моделирования, 3D-моделирования и натурного эксперимента. Заключение: Представлена расчетная модель пьезопреобразователя с демпфером в виде усеченного конуса в 3D-пространстве. Определено влияние максимального размера элемента сетки посредством сравнения с результатами моделирования в 2D-пространстве и натурного моделирования, установлен минимально необходимый размер элемента сетки. Отмечено удовлетворительное сходство результатов, полученных различными способами.
Авторы: М. С. Вечёра, С. И. Коновалов, Р. С. Коновалов, В. В. Шеметова, В. М. Цаплев
Направление: Физика
Ключевые слова: неразрушающий контроль, пьезоэлектрический преобразователь, демпфер, моделирование, метод конечных элементов
Открыть полный текст статьи