!3-D Modell eines Piezoschwingers finish /filname,piezo3d,1 /title,3-D Modell eines Piezoschwingers /prep7 /units,si !SI Einheitensystem(m, kg, s, K) /vup,1,z Cp=45e-9 !---------------------------- !Material- und Elementdaten !---------------------------- et,1,solid226,1001 !Solid X Element für piezoelektrisches Materialverhalten et,2,solid185 !Solid X Element für strukturmechanische Materialien (Balken und Harz) !------------ !Piezokeramik !------------ MP,DENS,1,7800 ! PIC255 DENSITY - MATERIAL PROPERTY (MP) TB,PIEZ,1 ! DEFINE PIEZO. TABLE TBDATA,3,-7.15 ! PIEZOELECTRIC MATRIX CONSTANTS [e] TBDATA,6,-7.15 TBDATA,9,13.70 TBDATA,14,11.90 TBDATA,16,11.90 MP,PERX,1,930 ! PERMITTIVITÄT MP,PERY,1,930 MP,PERZ,1,857 TB,ANEL,1 ! ANISOTROPISCHE STEIFIGKEITSMATRIX FÜR PIC255 - NONLINEAR MATERIAL TABLE (TB) TBDATA,1,12.30E10,7.67E10,7.025E10 ! MATRIX [c] FÜR PIC255 TBDATA,7,12.30E10,7.025E10 TBDATA,12,9.711E10 TBDATA,16,2.315E10 TBDATA,19,2.226E10 TBDATA,21,2.226E10 !---------------- !Balken !---------------- mp,ex,2,210e9 !Federstahl mp,nuxy,2,0.3 mp,dens,2,7860 !---------------- !Harzschicht !---------------- mp,ex,3,2.5e9 !Kaptonfolie laut Datenblatt mp,nuxy,3,0.36 mp,dens,3,1400 !---------------------------------------------- !Volumenabmessungen und Versuchsrandbedingunen !---------------------------------------------- L=50/1000 !Länge Piezokeramik, m H=0.5/1000 !Dicke Piezokeramik, m T=30/1000 !Tiefe Piezokeramik, m L1=61/1000 !Länge Harzschicht , m H1=0.15/1000 !Dicke Harzschicht, m T1=35/1000 !Tiefe Harzschicht, m L2=125/1000 !Länge Balken, m B=0.15/1000 !Dicke Balken, m T2=47/1000 !Tiefe Balken, m d1=10/1000 !Länge des Balkens die sich in der Einspannung befindet, m d2=5/1000 !Abstand der Harzschicht von der Einspannstelle, m d3=d2+d1+9/1000 !Abstand bis zum Beginn der Piezofolie, m !------------------------------- !Volumen des Balkens !------------------------------- !__________________________________________________Volumen in der Einspannung Block,,d1,-T1/2,-T2/2,,B !Volumen 1 des Balkens Block,,d1,-T/2,-T1/2,,B !Volumen 2 des Balkens Block,,d1,-T/2,T/2,,B !Volumen 3 des Balkens Block,,d1,T/2,T1/2,,B !Volumen 4 des Balkens Block,,d1,T1/2,T2/2,,B !Volumen 5 des Balkens !__________________________________________________Volumen des schwingenden Balkenteils Block,d1,d1+d2,-T1/2,-T2/2,,B !Volumen 6 des Balkens Block,d1,d1+d2,-T/2,-T1/2,,B !Volumen 7 des Balkens Block,d1,d1+d2,-T/2,T/2,,B !Volumen 8 des Balkens Block,d1,d1+d2,T/2,T1/2,,B !Volumen 9 des Balkens Block,d1,d1+d2,T1/2,T2/2,,B !Volumen 10 des Balkens Block,d1+d2,d3,-T1/2,-T2/2,,B !Volumen 11 des Balkens Block,d1+d2,d3,-T/2,-T1/2,,B !Volumen 12 des Balkens Block,d1+d2,d3,-T/2,T/2,,B !Volumen 13 des Balkens Block,d1+d2,d3,T/2,T1/2,,B !Volumen 14 des Balkens Block,d1+d2,d3,T1/2,T2/2,,B !Volumen 15 des Balkens Block,d3,d3+L/4,-T1/2,-T2/2,,B !Volumen 16 des Balkens Block,d3,d3+L/4,-T/2,-T1/2,,B !Volumen 17 des Balkens Block,d3,d3+L/4,-T/2,T/2,,B !Volumen 18 des Balkens Block,d3,d3+L/4,T/2,T1/2,,B !Volumen 19 des Balkens Block,d3,d3+L/4,T1/2,T2/2,,B !Volumen 20 des Balkens Block,d3+L/4,d3+L/2,-T1/2,-T2/2,,B !Volumen 21 des Balkens Block,d3+L/4,d3+L/2,-T/2,-T1/2,,B !Volumen 22 des Balkens Block,d3+L/4,d3+L/2,-T/2,T/2,,B !Volumen 23 des Balkens Block,d3+L/4,d3+L/2,T/2,T1/2,,B !Volumen 24 des Balkens Block,d3+L/4,d3+L/2,T1/2,T2/2,,B !Volumen 25 des Balkens Block,d3+L/2,d3+((3*L)/4),-T1/2,-T2/2,,B !Volumen 26 des Balkens Block,d3+L/2,d3+((3*L)/4),-T/2,-T1/2,,B !Volumen 27 des Balkens Block,d3+L/2,d3+((3*L)/4),-T/2,T/2,,B !Volumen 28 des Balkens Block,d3+L/2,d3+((3*L)/4),T/2,T1/2,,B !Volumen 29 des Balkens Block,d3+L/2,d3+((3*L)/4),T1/2,T2/2,,B !Volumen 30 des Balkens Block,d3+((3*L)/4),d3+L,-T1/2,-T2/2,,B !Volumen 31 des Balkens Block,d3+((3*L)/4),d3+L,-T/2,-T1/2,,B !Volumen 32 des Balkens Block,d3+((3*L)/4),d3+L,-T/2,T/2,,B !Volumen 33 des Balkens Block,d3+((3*L)/4),d3+L,T/2,T1/2,,B !Volumen 34 des Balkens Block,d3+((3*L)/4),d3+L,T1/2,T2/2,,B !Volumen 35 des Balkens Block,d3+L,d1+d2+L1,-T1/2,-T2/2,,B !Volumen 36 des Balkens Block,d3+L,d1+d2+L1,-T/2,-T1/2,,B !Volumen 37 des Balkens Block,d3+L,d1+d2+L1,-T/2,T/2,,B !Volumen 38 des Balkens Block,d3+L,d1+d2+L1,T/2,T1/2,,B !Volumen 39 des Balkens Block,d3+L,d1+d2+L1,T1/2,T2/2,,B !Volumen 40 des Balkens Block,d1+d2+L1,L2,-T1/2,-T2/2,,B !Volumen 41 des Balkens Block,d1+d2+L1,L2,-T/2,-T1/2,,B !Volumen 42 des Balkens Block,d1+d2+L1,L2,-T/2,T/2,,B !Volumen 43 des Balkens Block,d1+d2+L1,L2,T/2,T1/2,,B !Volumen 44 des Balkens Block,d1+d2+L1,L2,T1/2,T2/2,,B !Volumen 45 des Balkens vatt,2,,2 vsel,none !------------------------------- !Volumen der Harzschicht !------------------------------- !__________________________________________________________________________Grundschicht Block,d1+d2,d3,-T1/2,-T/2,B,B+H1 !Volumen 46 der Harzschicht Block,d1+d2,d3,-T/2,T/2,B,B+H1 !Volumen 47 der Harzschicht Block,d1+d2,d3,T/2,T1/2,B,B+H1 !Volumen 48 der Harzschicht Block,d3,d3+L/4,-T1/2,-T/2,B,B+H1 !Volumen 49 der Harzschicht Block,d3,d3+L/4,-T/2,T/2,B,B+H1 !Volumen 50 der Harzschicht Block,d3,d3+L/4,T/2,T1/2,B,B+H1 !Volumen 51 der Harzschicht Block,d3+L/4,d3+L/2,-T1/2,-T/2,B,B+H1 !Volumen 52 der Harzschicht Block,d3+L/4,d3+L/2,-T/2,T/2,B,B+H1 !Volumen 53 der Harzschicht Block,d3+L/4,d3+L/2,T/2,T1/2,B,B+H1 !Volumen 54 der Harzschicht Block,d3+L/2,d3+((3*L)/4),-T1/2,-T/2,B,B+H1 !Volumen 55 der Harzschicht Block,d3+L/2,d3+((3*L)/4),-T/2,T/2,B,B+H1 !Volumen 56 der Harzschicht Block,d3+L/2,d3+((3*L)/4),T/2,T1/2,B,B+H1 !Volumen 57 der Harzschicht Block,d3+((3*L)/4),d3+L,-T1/2,-T/2,B,B+H1 !Volumen 58 der Harzschicht Block,d3+((3*L)/4),d3+L,-T/2,T/2,B,B+H1 !Volumen 59 der Harzschicht Block,d3+((3*L)/4),d3+L,T/2,T1/2,B,B+H1 !Volumen 60 der Harzschicht Block,d3+L,d1+d2+L1,-T1/2,-T/2,B,B+H1 !Volumen 61 der Harzschicht Block,d3+L,d1+d2+L1,-T/2,T/2,B,B+H1 !Volumen 62 der Harzschicht Block,d3+L,d1+d2+L1,T/2,T1/2,B,B+H1 !Volumen 63 der Harzschicht !_______________________________________________________________________auf Höhe der Piezoschicht Block,d1+d2,d3,-T1/2,-T/2,B+H1,H1+H+B !Volumen 64 der Harzschicht Block,d1+d2,d3,-T/2,T/2,B+H1,H1+H+B !Volumen 65 der Harzschicht Block,d1+d2,d3,T/2,T1/2,B+H1,H1+H+B !Volumen 66 der Harzschicht Block,d3,d3+L/4,-T1/2,-T/2,B+H1,H1+H+B !Volumen 67 der Harzschicht Block,d3,d3+L/4,T/2,T1/2,B+H1,H1+H+B !Volumen 68 der Harzschicht Block,d3+L/4,d3+L/2,-T1/2,-T/2,B+H1,H1+H+B !Volumen 69 der Harzschicht Block,d3+L/4,d3+L/2,T/2,T1/2,B+H1,H1+H+B !Volumen 70 der Harzschicht Block,d3+L/2,d3+((3*L)/4),-T1/2,-T/2,B+H1,H1+H+B !Volumen 71 der Harzschicht Block,d3+L/2,d3+((3*L)/4),T/2,T1/2,B+H1,H1+H+B !Volumen 72 der Harzschicht Block,d3+((3*L)/4),d3+L,-T1/2,-T/2,B+H1,H1+H+B !Volumen 73 der Harzschicht Block,d3+((3*L)/4),d3+L,T/2,T1/2,B+H1,H1+H+B !Volumen 74 der Harzschicht Block,d3+L,d1+d2+L1,-T1/2,-T/2,B+H1,H1+H+B !Volumen 75 der Harzschicht Block,d3+L,d1+d2+L1,-T/2,T/2,B+H1,H1+H+B !Volumen 76 der Harzschicht Block,d3+L,d1+d2+L1,T/2,T1/2,B+H1,H1+H+B !Volumen 77 der Harzschicht !________________________________________________________________________Abdeckung der Piezoschicht Block,d1+d2,d3,-T1/2,-T/2,B+H1+H,B+H1+H+H1 !Volumen 78 der Harzschicht Block,d1+d2,d3,-T/2,T/2,B+H1+H,B+H1+H+H1 !Volumen 79 der Harzschicht Block,d1+d2,d3,T/2,T1/2,B+H1+H,B+H1+H+H1 !Volumen 80 der Harzschicht Block,d3,d3+L/4,-T1/2,-T/2,B+H1+H,B+H1+H+H1 !Volumen 81 der Harzschicht Block,d3,d3+L/4,-T/2,T/2,B+H1+H,B+H1+H+H1 !Volumen 82 der Harzschicht Block,d3,d3+L/4,T/2,T1/2,B+H1+H,B+H1+H+H1 !Volumen 83 der Harzschicht Block,d3+L/4,d3+L/2,-T1/2,-T/2,B+H1+H,B+H1+H+H1 !Volumen 84 der Harzschicht Block,d3+L/4,d3+L/2,-T/2,T/2,B+H1+H,B+H1+H+H1 !Volumen 85 der Harzschicht Block,d3+L/4,d3+L/2,T/2,T1/2,B+H1+H,B+H1+H+H1 !Volumen 86 der Harzschicht Block,d3+L/2,d3+((3*L)/4),-T1/2,-T/2,B+H1+H,B+H1+H+H1 !Volumen 87 der Harzschicht Block,d3+L/2,d3+((3*L)/4),-T/2,T/2,B+H1+H,B+H1+H+H1 !Volumen 88 der Harzschicht Block,d3+L/2,d3+((3*L)/4),T/2,T1/2,B+H1+H,B+H1+H+H1 !Volumen 89 der Harzschicht Block,d3+((3*L)/4),d3+L,-T1/2,-T/2,B+H1+H,B+H1+H+H1 !Volumen 90 der Harzschicht Block,d3+((3*L)/4),d3+L,-T/2,T/2,B+H1+H,B+H1+H+H1 !Volumen 91 der Harzschicht Block,d3+((3*L)/4),d3+L,T/2,T1/2,B+H1+H,B+H1+H+H1 !Volumen 92 der Harzschicht Block,d3+L,d1+d2+L1,-T1/2,-T/2,B+H1+H,B+H1+H+H1 !Volumen 93 der Harzschicht Block,d3+L,d1+d2+L1,-T/2,T/2,B+H1+H,B+H1+H+H1 !Volumen 94 der Harzschicht Block,d3+L,d1+d2+L1,T/2,T1/2,B+H1+H,B+H1+H+H1 !Volumen 95 der Harzschicht vatt,3,,2 vsel,none !------------------------------- !Volumen der Piezoschicht !------------------------------- Block,d3,d3+L/4,-T/2,T/2,B+H1,B+H1+H !Volumen 96 der Piezoschicht Block,d3+L/4,d3+L/2,-T/2,T/2,B+H1,B+H1+H !Volumen 97 der Piezoschicht Block,d3+L/2,d3+((3*L)/4),-T/2,T/2,B+H1,B+H1+H !Volumen 98 der Piezoschicht Block,d3+((3*L)/4),d3+L,-T/2,T/2,B+H1,B+H1+H !Volumen 99 der Piezoschicht vatt,1,,1 !--------------- !Vernetzung !--------------- lesize,886,,,4 !Netzverfeinerung an der Piezokeramik lesize,862,,,4 lesize,875,,,4 lesize,851,,,4 lesize,827,,,4 lesize,838,,,4 lesize,814,,,4 lesize,803,,,4 lesize,767,,,4 lesize,779,,,4 allsel !------------------------- !Verschmelzung der Volumen !------------------------- nummrg,kp esize,L2/100 vmesh,all !------------------------ !Einfärbung der Elemente !------------------------ !--------------- esel,s,type,,1 !Piezokeramik grün einfärben /color,elem,gree !--------------- esel,s,mat,,2 !Balken grau einfärben /color,elem,dgra !--------------- esel,s,mat,,3 !Harzschicht blau einfärben /color,elem,blue !--------------- allsel eplot !------------------------------ !Randbedingungen !------------------------------ !Definition der Elektroden nsel,s,loc,x,d3,d3+L !Definition der Unteren Elektrodenfläche "ground" nsel,r,loc,z,B+H1 nsel,r,loc,y,-T/2,T/2 cp,1,volt,all *get,ground,node,,num,min nsel,all nsel,s,loc,x,d3,d3+L !Definition der oberen Elektrodenfläche "oben" nsel,r,loc,z,B+H1+H nsel,r,loc,y,-T/2,T/2 cp,2,volt,all *get,oben,node,,num,min nsel,all save,piezo3d,model fini !_____________________________________________________________________Simulation !------------------ !Modalanalyse !------------------- /solu nsel,s,loc,x,0,d1 !Feste Einspannung d,all,ux,0 d,all,uy,0 d,all,uz,0 allsel !----------------- !Analyse !----------------- antype,modal modopt,lanb,4 !Die ersten vier Eigenfrequenzen und Eigenformen berechnen mxpa,4 solve fini