例題3

強連成(音波駆動)

本例題について

  • 音波領域から駆動した解析です。音圧を圧電体の浮電極電圧として測定しています。

解析空間

項目

条件

解析空間

3次元

モデル単位

m

 

解析条件

項目

条件

ソルバ

圧電解析[Rayleigh]

音波解析[Mach]

解析の種類

調和解析

解析オプション

”強連成”にチェック

 

調和解析タブにおいて周波数、間隔、スイープの設定を以下のように設定しています。

また解析領域の外部にも音波が放射していきますので開放境界の条件として以下の初期設定条件を使用します。

タブ設定

設定項目

条件

調和解析

周波数

10×103[Hz]

スイープタイプ

ひとつの周波数

開放境界タブ

種類

吸収境界

吸収境界の次元

1次

原点座標

x = y = z = 0

 

モデル図

音波解析例題4呼吸球の周りに、圧電体を配置し、音圧の測定を行いました。測定の為、半円状の圧電体を5枚用意し、呼吸球の周りに配置しました。1枚の圧電体は、下図に示した通り、GND面と浮電極面があって、浮電極の電位で圧力を検知します。

 

ボディ属性および材料の設定

ボディ No./ボディタイプ

ボディ属性名

材料名

4/Solid

Air

000_空気※

5/Solid

圧電体_000

000_P-4※

6/Solid

圧電体_045

000_P-4※

7/Solid

圧電体_090

000_P-4※

8/Solid

圧電体_135

000_P-4※

9/Soid

圧電体_180

000_P-4※

※材料データベースを利用

境界条件

境界条件名/Topology

タブ

境界条件の種類

条件

VEL/Face

音波

速度

1[m/s]

Open/Face

音波

開放境界

 

FIX

機械

変位

UX=0,UY=0,UZ=0

UY0

機械

変位

UY=0

V0

電気

電位

0[V]

FLOAT_000~FLOAT_180

電気

浮電極

 

 

解析結果

音圧分布を示します。また、比較の為に、圧電体を完全に取り除いた、モデルの結果を示します。

 

結果図1(a). 圧電体を取り除いたモデルの     結果図1(b).圧電体を含むモデルでの音圧分布(参考)

音圧分布。                        図の右手に、浮電極の電位を示しています。

 

 

 

 

結果図1(a),(b)を見比べると、音波が圧電体に邪魔されることが、はっきりと示されています。

圧電体のみを表示して、上図のX軸正方向にむかって見たのが下図です。半円状の圧電体の色は、浮電極の電位を表しています。圧電体右側に示した数字は浮電極の電位です。

音圧の大きい、呼吸球の正面は、電圧も高くなっていて、音圧に対応した電圧が得られていると考えられます。

 

 

 

 

 

 

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