Анализ и оптимизация характеристик акустических пьезопреобразователей с произвольным соотношением размеров

• Автор: Ивина, Наталья Федоровна
• Шифр специальности: 05.11.06
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Владивосток
• Количество страниц: 356 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение

Глава 1. Основные соотношения метода конечных элементов для анализа

акустических пьезопреобразователей

1.1. Основные положения метода конечных элементов

1.2. Применение метода конечных элементов для анализа колебаний упругих тел произвольных размеров

1.3. Основные соотношения метода конечных элементов для

анализа электроупругих полей в пьезопреобразователе

1.4. Учет граничных условий. Анализ собственных колебаний пьезопреобразователя

1.5. Выводы
Глава 2. Анализ собственных колебаний круглых пьезопластин и
пьезостержней произвольных размеров
2.1. Решение задачи о собственных колебаниях круглых пьезопластин
и пьезостержней методом конечных элементов
2.2. Анализ собственных колебаний круглых пьезопластин (пьезостержней) в изотропном и анизотропном приближениях
2.3. Анализ собственных колебаний круглых пьезопластин (пьезостержней) с учетом пьезоэффекта
2.4. Особенности собственных колебаний круглых пьезопластин из пьезокерамики различных составов
2.5. Исследование влияния формы электродов на основные характеристики собственных колебаний круглых пьезопластин
2.6. Анализ собственных колебаний круглых биморфных пьезопластин произвольных размеров
2.7. Выводы
Глава 3. Анализ собственных колебаний круглых пьезопластин
переменного радиуса и переменной толщины

3.1. Анализ собственных колебаний круглых пьезопластин переменного радиуса
3.2. Анализ собственных колебаний круглых симметричных пьезопластин переменной толщины
3.3. Анализ собственных колебаний круглых несимметричных пьезопластин переменной толщины
3.4. Выводы
Глава 4. Анализ собственных колебаний сложных составных
пьезопреобразователей
4.1. Анализ собственных колебаний четвертьволновых пьезопреобразователей
4.2. Комбинированный метод конечных элементов и аналитического решения (плоских волн)
4.3. Исследование возможностей применения комбинированного
метода конечных элементов и плоских волн
4.4 Выводы
Глава 5. Анализ акустического излучения пьезопластин и
пьезопреобразователей конечных размеров в экране
5.1. Решение задачи об акустическом излучении
пьезопреобразователей в плоском жестком экране
5.2. Анализ акустического излучения пьезопластин из
керамики ЦТБС-
5.3. Анализ акустического излучения пьезопластин из
керамики НБС-
5.4. Анализ акустического излучения пьезопластин переменного радиуса из керамики ЦТБС-
5.5. Анализ акустического излучения пьезопластин переменной толщины из керамики ЦТБС-

5.6. Анализ акустического излучения пьезопластин из керамики ЦТБС-3 с частичными электродами
5.7. Расчет, экспериментальное исследование и оптимизация геометрических размеров стержневых пьезопреобразователей
5.7.1. Расчет стержневых преобразователей с заданными характеристиками
5.7.2. Экспериментальное исследование стержневых четвертьволновых пьезопреобразователей
5.7.3. Оптимизация геометрических размеров пьезопреобразователей..
5.8. Выводы
Глава 6. Анализ акустического излучения водозаполненного
пьезоцилиндра, расположенного возле плоскости
6.1. Полные спектры собственных частот пьезоцилиндров с тангенциальной и радиальной поляризацией
6.2. Метод граничных элементов. Комбинированный метод конечных и граничных элементов для анализа акустического излучения пьезопреобразователей
6.3. Анализ акустического излучения водозалолненного тангенциально поляризованного пьезоцилиндра, расположенного возле плоскости..
6.4. Анализ акустического излучения водозаполненного радиально поляризованного пьезоцилиндра, расположенного возле плоскости..
6.5. Выводы
Заключение
Приложение
Литература
Акты о внедрении результатов, представленных в диссертации

глобальной матрицы определяется только одним элементом данной элементной матрицы. Если же узел принадлежит двум и более конечным элементам, то в соответствующих элементах глобальных матриц суммируются вклады от всех конечных элементов, которым принадлежит данный узел
Используя матричное уравнение (1.7), можно анализировать собственные колебания пьезопреобразователя без учета пьезоэффекта как упругого тела в изотропном или анизотропном приближениях. Уравнение (1.7) определяет собственные частоты упругого тела и распределение узловых смещений на резонансной частоте, позволяющее судить о форме колебаний на конкретной моде. Кроме того, пьезопреобразователь часто состоит из пьезокерамики и различных пассивных конструктивных элементов. Поэтому иногда полезно знать собственные частоты отдельных частей составного пьезопребразователя; это можно сделать, используя уравнение (1.7). Для анализа же пьезоактивных элементов пьезопреобразователя, особенно эффективности преобразования энергии в нем необходимо учесть в методе конечных элементов пьезоэлектрический эффект.
1.3. Основные соотношения метода конечных элементов для анализа электроупругих полей в пьезопреобразователе
В задачах о колебаниях пьезоэлектрических тел произвольной формы и размеров вариационный принцип предполагает, что лагранжиан (функция Лагранжа) Ь должен принимать стационарное значение [276]
I] - энергия упругой деформации; (К- кинетическая энергия; Н- электростатическая энергия.
(1-8)

5Ь = О,
Ь = 1/-}¥-Н,
(1.9)
(1.10)