例題13

張力と共振周波数

本例題について

  • 分極方向が逆向きの圧電体の板を張り合わせた共振器において張力を印加することで
    共振周波数が変化する様子を解析した例を示します。

  • 「初期応力を考慮した解析」の機能を使用します。詳細は「初期応力を考慮した解析」を参照してください。

  • 圧電体の変位図および共振周波数を解析結果として示します。

  • 表に記載されていない条件は初期設定の条件を使用します。

解析空間

項目

条件

解析空間

3次元

モデル単位

mm

 

解析条件

共振周波数を解析するので解析の種類は共振解析としています。

項目

条件

ソルバ

圧電解析[Rayleigh]

解析の種類

共振解析

解析オプション

初期応力を考慮した解析

 考慮する にチェック

 静荷重を境界条件で指定 を選択

 

共振解析タブにおいてモード数、周波数の近似値を以下のように設定しています。

タブ設定

設定項目

条件

共振解析

モード数

3

周波数の近似値

0[Hz]

モデル図

分極方向の異なる圧電体板を2枚重ね、両端には圧力の境界条件、上下面には電位指定の境界条件
を設定しています。

ボディ属性および材料定数の設定

ボディ No./ボディ タイプ

ボディ属性名

材料名

0/Solid

upper

000_P-4※

1/Solid

lower

000_P-4※

※材料データベースを利用

境界条件

境界条件名/トポロジ

タブ

境界条件の種類

条件

earth/Face

電気

電気壁

電位指定:電位 0[V]

hot/Face

電気

電気壁

電位指定:電位 10[V]

f_left/Face

機械

圧力

-1×109[Pa]

f_right/Face

機械

圧力

-1×109[Pa]

解析結果

基本モードの変位図を示します。

以下の計算結果が得られます。基本共振モードの周波数は4.481E+4[Hz]です。

 

[解析結果]タブの、

 

 

 [テーブル] で表示できます。

 

例として、共振周波数を表示しています。

その他の結果は、テーブルのタブを切り替えて表示することができます。

 

 

比較のため、張力を0とした場合の計算結果を以下に示します。

 

 

張力の有無によって共振周波数が大きく異なっていることが分かります。

 

 

 

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