Δυναμική διερεύνηση πιεζοηλεκτρικών κατασκευών με χρήση πεπερασμένων στοιχείων

Abstract

Στα πιεζοηλεκτρικά υλικά όταν ασκείται πίεση ή υπόκεινται σε ταλάντωση παράγεται ηλεκτρικό δυναμικό. Η ιδιότητά τους αυτή είναι ιδιαίτερα χρήσιμη σε διάφορες μηχανολογικές εφαρμογές. Σκοπός της εργασίας αυτής είναι η παρατήρηση και καταγραφή του ηλεκτρικού δυναμικού, που αναπτύσσεται στην επιφάνεια συγκεκριμένου αντικειμένου, καθώς και η κατανομή αυτού που αντιστοιχεί στην εκάστοτε Ιδιοσυχνότητα. Η διάταξη αποτελείται από ένα τετράγωνο πλαίσιο διαστάσεων 10x10x4mm με το οποίο εσωτερικά είναι ενωμένο αντικείμενο σχήματος Τ στο οποίο δίνουμε συνολικά τέσσερις διαφορετικές διαστάσεις. Το αντικείμενο σχεδιάστηκε στο πρόγραμμα Pro Engineer και στη συνέχεια εισήχθη στο Comsol Multiphysics όπου και πραγματοποιήθηκε η επεξεργασία του. Το πιεζοηλεκτρικό υλικό που επιλέχθηκε είναι ο ζιρκονιούχος τιτανιούχος μόλυβδος (PZT). Οι συνθήκες της μελέτης είναι η πλεγματοποίηση του σχεδίου και η καταγραφή της συμπεριφοράς του σε δέκα διαδοχικές ταλαντώσεις. Τα αποτελέσματα που εξήχθησαν για καθένα από τα τέσσερα διαφορετικά Τ και για κάθε μία ταλάντωση καταγράφονται σε πίνακες ώστε να είναι εύκολη η σύγκριση ή η επιλογή του κατάλληλου σχήματος και Ιδιοσυχνότητας ανάλογα με τη χρήση που προορίζεται.