Spherical-cymbal换能器端帽自由胀形回弹预测与控制 被引量：1

1

作者 吴石林 张玘 黄芝平 《精密成形工程》 2010年第4期18-22,共5页

为更经济地制造出质量更高的Spherical-cymbal换能器端帽,在其成形中用自由液压胀形工艺取代传统的冲压工艺,并对其自由胀形中的回弹问题进行了重点研究。采用ANSYS/LS-DYNA软件对端帽的自由胀形回弹量进行了预测,并根据约束条件及有限... 为更经济地制造出质量更高的Spherical-cymbal换能器端帽,在其成形中用自由液压胀形工艺取代传统的冲压工艺,并对其自由胀形中的回弹问题进行了重点研究。采用ANSYS/LS-DYNA软件对端帽的自由胀形回弹量进行了预测,并根据约束条件及有限元模拟结果提出了回弹控制措施。实验结果验证了采用有限元数值模拟进行Spherical-cymbal换能器端帽自由胀形回弹预测与控制的可行性。 展开更多

关键词 spherical—cymbal换能器 端帽 自由胀形 回弹 数值模拟

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Spherical-Cymbal换能器位移特性研究 被引量：1

2

作者 吴石林 张玘 +1 位作者 黄芝平 潘仲明 《压电与声光》 CSCD 北大核心 2010年第1期73-77,共5页

提出了一种新型高位移性能的球冠钹型(Spherical-Cymbal)压电复合换能器。Spherical-Cymbal换能器由厚度方向极化的压电陶瓷薄圆片夹持在两个球形金属端帽间制成,每个金属端帽内表面均有一个浅球冠形空腔,球形金属端帽起机械放大作用,... 提出了一种新型高位移性能的球冠钹型(Spherical-Cymbal)压电复合换能器。Spherical-Cymbal换能器由厚度方向极化的压电陶瓷薄圆片夹持在两个球形金属端帽间制成,每个金属端帽内表面均有一个浅球冠形空腔,球形金属端帽起机械放大作用,它将压电陶瓷薄圆片的微小径向位移转换并放大为垂直其表面的较大的轴向位移。在变形假设条件下,建立了Spherical-Cymbal换能器的位移简化模型。数值计算结果表明,Spherical-Cymbal换能器比钹型(Cymbal)换能器具有更好的位移特性,某给定几何尺寸Spherical-Cymbal换能器的轴向位移是无端帽压电陶瓷薄圆片轴向位移的43.7倍,是相同尺寸Cymbal换能器轴向位移的1.1倍。 展开更多

关键词 球冠钹型(spherical—cymbal) 钹型(cymbal) 换能器 位移模型 位移特性

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Spherical-Cymbal换能器位移特性有限元分析 被引量：5

3

作者 吴石林 张玘 +1 位作者 黄芝平 潘仲明 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2009年第1期131-136,共6页

提出了一种新型的Spherical-Cymbal压电复合换能器,Spherical-Cymbal换能器由厚度方向极化的压电陶瓷薄圆片夹持在两个球形金属端帽之间制成,每个金属端帽内表面均有一个浅球冠形空腔,球形金属端帽起机械放大作用,它将压电陶瓷薄圆片的... 提出了一种新型的Spherical-Cymbal压电复合换能器,Spherical-Cymbal换能器由厚度方向极化的压电陶瓷薄圆片夹持在两个球形金属端帽之间制成,每个金属端帽内表面均有一个浅球冠形空腔,球形金属端帽起机械放大作用,它将压电陶瓷薄圆片的微小径向位移转换并放大为垂直其表面的较大的轴向位移。分析了影响Spherical-Cymbal换能器轴向位移性能的几何因素及物理因素,采用ANSYS软件对Spherical-Cymbal换能器位移特性进行了仿真。 展开更多

关键词 换能器 spherical-cymbal 位移特性 有限元

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基于正交实验的Spherical-cymbal换能器谐振频率优化 被引量：7

4

作者 吴石林 张玘 黄芝平 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第3期682-688,共7页

基于板壳振动理论建立了spherical-cymbal换能器谐振频率近似模型,为得到该换能器在约束条件下的最低谐振频率,采用正交实验法对其进行了优化设计,找出了各设计因素对spherical-cymbal换能器谐振频率影响的主次顺序,得到了约束条件下各... 基于板壳振动理论建立了spherical-cymbal换能器谐振频率近似模型,为得到该换能器在约束条件下的最低谐振频率,采用正交实验法对其进行了优化设计,找出了各设计因素对spherical-cymbal换能器谐振频率影响的主次顺序,得到了约束条件下各设计因素的最佳水平。在各设计因素最佳水平综合搭配下,优化的spherical-cymbal换能器的谐振频率达到最小值19.004 k Hz,完全满足设计目标要求。对最优方案样品的一阶谐振频率进行了测试,实测谐振频率均值为19.27 kHz,相对误差1.4%,表明设计方案是正确合理的。 展开更多

关键词 spherical-cymbal换能器 谐振频率 正交实验 约束条件 设计目标

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Spherical-cymbal换能器静水压性能研究 被引量：1

5

作者 吴石林 张玘 黄芝平 《国防科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第3期127-132,共6页

对Spherical-cymbal换能器的静水压性能进行了研究。采用有限元法计算了该换能器在静水压下的米塞斯等效应力,找出了其所能承受的极限静水压。研究了金属端帽几何尺寸及端帽材料对Spherical-cymbal换能器耐压极限的影响,结果表明,空腔... 对Spherical-cymbal换能器的静水压性能进行了研究。采用有限元法计算了该换能器在静水压下的米塞斯等效应力,找出了其所能承受的极限静水压。研究了金属端帽几何尺寸及端帽材料对Spherical-cymbal换能器耐压极限的影响,结果表明,空腔深度、端帽厚度及端帽材料对该换能器耐压性能影响显著;对比研究表明,参考尺寸下的Spherical-cymbal换能器比传统Cymbal换能器具有更高的耐压极限。 展开更多

关键词 spherical-cymbal换能器 静水压 极限强度 失效准则 耐压极限

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Spherical-Cymbal换能器端帽自由胀形过程建模 被引量：1

6

作者 吴石林 张玘 黄芝平 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2011年第2期180-184,共5页

为掌握Spherical-Cymbal换能器端帽自由胀形的成形规律,在端帽材料选定、几何尺寸(包括外径D、空腔底部直径dc和厚度te)及胀形压边力不变且线性加载等约束条件下,采用ANSYS/LS-DYNA软件对几种不同加载终压P下端帽的自由胀形成形过程进... 为掌握Spherical-Cymbal换能器端帽自由胀形的成形规律,在端帽材料选定、几何尺寸(包括外径D、空腔底部直径dc和厚度te)及胀形压边力不变且线性加载等约束条件下,采用ANSYS/LS-DYNA软件对几种不同加载终压P下端帽的自由胀形成形过程进行了数值模拟。通过非线性曲线拟合分别得到了加载后端帽中心高度与加载终压(HP-P)、卸载回弹量与加载终压(ΔH-P)及卸载后端帽中心高度与加载终压(H-P)之间关系的数学模型。实验结果表明,在以上约束条件下,所建数学模型揭示了Spherical-Cymbal换能器端帽的自由胀形成形规律,可用于指导实际生产。 展开更多

关键词 spherical-cymbal换能器 数学模型 数值模拟 自由胀形 端帽

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Cymbal换能器结构参数与机电性能的研究 被引量：6

7

作者 王光灿 王丽坤 +2 位作者 李光 栾桂冬 张福学 《压电与声光》 CSCD 北大核心 2005年第3期320-323,共4页

Cymbal换能器的结构参数对其机电性能起着重要的作用。用有限元法和ANSYS软件仿真计算了不同结构参数对Cymbal换能器的机械、电及机电性能的影响。研制了Cymbal换能器样品并进行了测量,仿真计算的结果和Cymbal样品的实测结果符合较好。... Cymbal换能器的结构参数对其机电性能起着重要的作用。用有限元法和ANSYS软件仿真计算了不同结构参数对Cymbal换能器的机械、电及机电性能的影响。研制了Cymbal换能器样品并进行了测量,仿真计算的结果和Cymbal样品的实测结果符合较好。通过这一研究得到了结构参数与Cymbal换能器的机电性能之间的关系。 展开更多

关键词 cymbal换能器 结构参数 机电性能

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形状参数对Cymbal换能器发电能力的影响 被引量：6

8

作者 郭振宇 叶敏 +2 位作者 程博 白志峰 曹秉刚 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2007年第11期1454-1457,共4页

Cymbal(钹)换能器由两个金属端帽和夹在中间的压电陶瓷圆片组成。首次将Cymbal换能器作为发电装置研究,建立了刚性杆铰接简化力学模型。采用有限元方法对Cymbal换能器力电耦合场进行分析,计算出了产生的电压和电场能随空腔深度、端帽厚... Cymbal(钹)换能器由两个金属端帽和夹在中间的压电陶瓷圆片组成。首次将Cymbal换能器作为发电装置研究,建立了刚性杆铰接简化力学模型。采用有限元方法对Cymbal换能器力电耦合场进行分析,计算出了产生的电压和电场能随空腔深度、端帽厚度和端帽顶部直径增大递减,随端帽空腔底部直径增大递增的变化规律。利用Cymbal换能器刚性杆铰接模型对计算结果给出了力学解释,并计算出了在金属端帽不屈服情况下的最大发电功率。 展开更多

关键词 cymbal换能器 有限元方法 形状参数 金属端帽

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Cymbal换能器的有限元动力学分析 被引量：6

9

作者 王光灿 林宇 +3 位作者 王丽坤 李光 栾桂冬 张福学 《压电与声光》 CSCD 北大核心 2003年第5期418-421,共4页

用有限元法和ANSYS 5.7软件模拟、分析了Cymbal换能器的动力学特性。在模态分析的基础上进行了动力学分析,计算了Cymbal换能器前3阶振动模态的位移分布曲线,速度分布曲线和加速度分布曲线。研究了Cymbal换能器的不同空腔高度与它的谐振... 用有限元法和ANSYS 5.7软件模拟、分析了Cymbal换能器的动力学特性。在模态分析的基础上进行了动力学分析,计算了Cymbal换能器前3阶振动模态的位移分布曲线,速度分布曲线和加速度分布曲线。研究了Cymbal换能器的不同空腔高度与它的谐振频率、位移、加速度和速度分布曲线之间的关系。研制了Cymbal换能器样品。ANSYS5.7软件的Cymbal换能器动力学分析结果与用POLYTEC PSV300-F Scanning Laser Vibro-meter型激光扫描仪对Cymbal换能器样品的实测值相近。 展开更多

关键词 有限元法 cymbal换能器 空腔高度 动力学分析

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基于ANSYS的Cymbal换能器等效压电常数分析 被引量：8

10

作者 马永成 李邓化 王丽娜 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第z2期1313-1315,共3页

本文研究了Cymbal换能器的工作机理,用有限元分析方法建立了该换能器的有限元分析模型,制作了几种规格的Cymbal换能器。压电陶瓷PZT-5A作为Cymbal换能器的压电相,铜箔作为端帽电极。分析了压力与Cymbal换能器位移、等效压电常数d33e与... 本文研究了Cymbal换能器的工作机理,用有限元分析方法建立了该换能器的有限元分析模型,制作了几种规格的Cymbal换能器。压电陶瓷PZT-5A作为Cymbal换能器的压电相,铜箔作为端帽电极。分析了压力与Cymbal换能器位移、等效压电常数d33e与端帽电极以及压电陶瓷片形状参数之间的关系,确立了钹式换能器的等效压电常数d33e达到最大值的结构参数,并且对有限元软件的计算值和试验值进行了比较。 展开更多

关键词 cymbal换能器 等效压电常数 有限元分析 纵向位移

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Cymbal压电换能器发电性能的有限元仿真分析 被引量：8

11

作者 刘智 单小彪 +1 位作者 袁江波 谢涛 《机械设计与制造》 北大核心 2010年第5期12-14,共3页

应用有限元法研究结构参数对cymbal换能器性能的影响。首先,以压电方程为基础,应用有限元理论对cymbal换能器进行有限元建模,得出有限元动力学方程。然后应用ANSYS分析了cymba换能器结构参数对其发电电压和谐振频率的影响。结果表明,为... 应用有限元法研究结构参数对cymbal换能器性能的影响。首先,以压电方程为基础,应用有限元理论对cymbal换能器进行有限元建模,得出有限元动力学方程。然后应用ANSYS分析了cymba换能器结构参数对其发电电压和谐振频率的影响。结果表明,为达到更好的发电电压,应该增加cymba压电陶瓷的厚度tp,增加金属帽内腔底径Φc,减少金属帽厚度tm和内腔顶径Φd,对每个cymbal系统都存在一个最优的内腔高度dc。基振频率随着tm、dc增加而增加,随Φc增加而减少。 展开更多

关键词 压电发电 cymbal换能器 有限元仿真

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关于金属端帽压电复合换能器Cymbal的研究 被引量：4

12

作者 李邓化 张良莹 姚熹 《压电与声光》 CAS CSCD 北大核心 1999年第3期197-199,206,共4页

研究了金属端帽尺寸对压电复合换能器Ｃｙｍｂａｌ位移的影响。Ｃｙｍｂａｌ由在厚度方向极化的压电陶瓷片（ＰＺＴ－５Ａ）夹在两个薄的黄铜端帽之间，每一个端帽的内表面都有一个圆台形空穴。在施加交流电场下，陶瓷径向收缩，端帽弹... 研究了金属端帽尺寸对压电复合换能器Ｃｙｍｂａｌ位移的影响。Ｃｙｍｂａｌ由在厚度方向极化的压电陶瓷片（ＰＺＴ－５Ａ）夹在两个薄的黄铜端帽之间，每一个端帽的内表面都有一个圆台形空穴。在施加交流电场下，陶瓷径向收缩，端帽弹性运动，在法向于端帽的方向产生一个放大的位移。Ｃｙｍｂａｌ换能器比相同尺寸的陶瓷元件的位移要高出近４０倍。 展开更多

关键词 金属端帽 压电复合 cymbal换能器 位移 传感器

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Cymbal型压电复合换能器的数学模型 被引量：8

13

作者 潘仲明 刘波 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第3期283-286,共4页

研究了Cymbal换能器的工作机理。利用压电方程和弹性力学公式,推导了Cym-bal换能器的径向和轴向谐振频率,给出了轴向位移与径向位移之间的数学关系式。部分实验数据与理论计算结果表明,Cymbal换能器的轴向有效压电应变常数是相同规格压... 研究了Cymbal换能器的工作机理。利用压电方程和弹性力学公式,推导了Cym-bal换能器的径向和轴向谐振频率,给出了轴向位移与径向位移之间的数学关系式。部分实验数据与理论计算结果表明,Cymbal换能器的轴向有效压电应变常数是相同规格压电元件的40倍,在压电式微位移驱动器或超声换能器技术领域具有一定的应用前景。 展开更多

关键词 cymbal换能器 位移系数 振动模式 压电

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Cymbal单元的薄型低频宽带水声发射换能器设计 被引量：4

14

作者 唐俊 秦雷 王同庆 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第3期281-285,共5页

为了研究安装方便、便于携带的薄型低频发射换能器,使用有限元法对Cymbal换能器单元的设计结构进行了仿真分析,并将换能器单元的谐振频率与实际测量值进行了比较.将Cymbal换能器单元进行阵列,设计了一种新型的低于10 kHz薄板型水声发射... 为了研究安装方便、便于携带的薄型低频发射换能器,使用有限元法对Cymbal换能器单元的设计结构进行了仿真分析,并将换能器单元的谐振频率与实际测量值进行了比较.将Cymbal换能器单元进行阵列,设计了一种新型的低于10 kHz薄板型水声发射换能器,对一个厚度为25 mm、辐射面积78.5 cm2的薄板发射换能器实验模型进行了测量与标定.研究结果表明,通过阵列Cymbal换能器单元构建的发射换能器是一种工作在10 kHz以下的薄型低频宽带水声换能器,其发射声源级比尺寸类似的1-3型压电复合材料换能器高20 dB. 展开更多

关键词 cymbal换能器 谐振特性 压电复合材料

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交变载荷作用下Cymbal换能器的压电性能 被引量：2

15

作者 孙春华 陶亦亦 +4 位作者 汪红兵 许海 尚广庆 李志荣 张义平 《现代制造工程》 CSCD 北大核心 2010年第12期91-94,共4页

Cymbal换能器具有较高等效压电常数的特点,使其可能成为开辟新能源的一条有效途径。采用有限元方法对该换能器共振和非共振交变载荷作用下的电耦合场进行分析。计算结果表明,Cymbal换能器在共振交变载荷作用下所产生的开路电压很高,但... Cymbal换能器具有较高等效压电常数的特点,使其可能成为开辟新能源的一条有效途径。采用有限元方法对该换能器共振和非共振交变载荷作用下的电耦合场进行分析。计算结果表明,Cymbal换能器在共振交变载荷作用下所产生的开路电压很高,但由于此时所产生的应力较高,使得换能器工作失效;而在低频非共振交变载荷作用下该换能器能够正常工作,并产生与载荷同频率的具有一定幅值的交变电压。仿真结果表明,Cymbal换能器在非共振低频状态下,可以产生与载荷力同周期的具有一定大小的电压,可作为收集常见低频振动将机械能转化为电能的压电换能元件。 展开更多

关键词 cymbal换能器 能量收集 压电效应 有限元

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Cymbal换能器发电性能的有限元分析 被引量：1

16

作者 孙春华 尚广庆 于剑 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2011年第1期138-141,共4页

利用Cymbal换能器的正压电效应将应变能转化为电能,捕获能量,是开辟新能源的一条有效途径。采用有限元方法对Cymbal换能器力电耦合场进行分析,计算结果表明,换能器非共振条件短路电压随金属端帽底径的增大而增大,随金属帽厚度、顶径、... 利用Cymbal换能器的正压电效应将应变能转化为电能,捕获能量,是开辟新能源的一条有效途径。采用有限元方法对Cymbal换能器力电耦合场进行分析,计算结果表明,换能器非共振条件短路电压随金属端帽底径的增大而增大,随金属帽厚度、顶径、内腔高度的增大而递减。最小二乘法的拟合结果呈现出上述参数对电压影响程度依次减弱的变化规律。选择合适的结构参数设计的Cymbal换能器,将其作为发电元件,可获得较高的电压及功率。 展开更多

关键词 cymbal换能器 能量收集 正压电效应 有限元方法

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Cymbal型压电换能器电压-位移特性建模与分析 被引量：4

17

作者 高全芹 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2012年第4期492-495,共4页

通过对Cymbal换能器压电陶瓷片受力分析,给出了其压电方程的边界受力约束条件,建立了Cymbal型压电换能器电压-位移函数关系模型。模型计算结果与试验结果吻合。并利用该模型,给出了Cymbal换能器几个关键参数对等效压电常数de33的影响规... 通过对Cymbal换能器压电陶瓷片受力分析,给出了其压电方程的边界受力约束条件,建立了Cymbal型压电换能器电压-位移函数关系模型。模型计算结果与试验结果吻合。并利用该模型,给出了Cymbal换能器几个关键参数对等效压电常数de33的影响规律。这些结论对Cymbal换能器的敏感参数误差控制、大批量生产工艺优化、性能指标一致性控制等方面具有指导意义。 展开更多

关键词 cymbal型 压电换能器 位移特性 建模

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Cymbal型压电换能器等效压电常数影响因素分析 被引量：1

18

作者 高全芹 《压电与声光》 CSCD 北大核心 2012年第3期388-391,共4页

通过对Cymbal换能器压电陶瓷片受力分析,给出了其压电方程的边界受力约束条件,建立了Cymbal型压电换能器等效压电常数de33函数模型。模型计算结果与试验结果吻合。并利用该模型,分析了Cymbal换能器几个关键参数对等效压电常数de33的影... 通过对Cymbal换能器压电陶瓷片受力分析,给出了其压电方程的边界受力约束条件,建立了Cymbal型压电换能器等效压电常数de33函数模型。模型计算结果与试验结果吻合。并利用该模型,分析了Cymbal换能器几个关键参数对等效压电常数de33的影响规律。 展开更多

关键词 cymbal型 压电换能器 等效压电常数 建模

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Cymbal换能器技术的新进展

19

作者 王建平 《兵工自动化》 2014年第2期1-3,共3页

为有效提高谐振点附近的频带宽度、改善Cymbal换能器的耐压性能,提高接收灵敏度,降低频率,减小体积,设计双谐振Cymbal换能器和凹型Cymbal换能器。采用有限元分析方法,借助ANSYS软件,通过仿真计算电压位置及Cymbal壳体的空腔高度对阻抗... 为有效提高谐振点附近的频带宽度、改善Cymbal换能器的耐压性能,提高接收灵敏度,降低频率,减小体积,设计双谐振Cymbal换能器和凹型Cymbal换能器。采用有限元分析方法,借助ANSYS软件,通过仿真计算电压位置及Cymbal壳体的空腔高度对阻抗、收发频带宽度、发送电压响应及自由场电压接收灵敏度的影响,以及压电陶瓷环的厚度对凹型Cymbal换能器机电性能的影响。结果表明,双谐振Cymbal换能器和凹型Cymbal换能器能为Cymbal换能器的工程应用奠定坚实的基础。 展开更多

关键词 有限元方法 双谐振Cymlbal换能器 凹型cymbal换能器 电声性能

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Cym bal换能器的有限元模拟 被引量：8

20

作者 王光灿 林宇 +3 位作者 王丽坤 李光 栾桂冬 张福学 《压电与声光》 CSCD 北大核心 2003年第2期162-164,共3页

采用有限元法和ANSYS5.7软件设计Cymbal换能器,并分析了前3阶振动模态。该方法解决了该换能器旋转对称面上存在跃变的应力、应变给设计工作带来的困难。结果表明:ANSYS的计算值与换能器的实测值相近。

关键词 有限元法 cymbal换能器 谐振频率

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