宽频带OPCM声发射传感器的动态特性仿真

【摘要】：在声发射检测中，传感器是获取信息的关键部件之一。目前绝大部分声发射传感器都是压电换能器。有限元法作为一种广泛应用于工程结构设计、力学分析的工具，将它应用于压电材料及压电纤维复合材料的性能分析中具有非常重要的意义。本文采用有限元软件ANSYS，分析影响压电陶瓷以及压电纤维复合材料传感元件动态特性的多种因素，对压电材料及压电纤维复合材料传感元件的构造方式、尺寸和性能等进行设计和优化。 本文主要研究内容为： 1．介绍了有限元法及其软件ANSYS在压电复合材料分析中的应用，给出了该分析一般步骤和注意事项，总结出用ANSYS分析、设计换能器的一般流程。 2．应用有限元法进行模态分析，分析了压电传感元件的几何尺寸以及压电复合材料压电相体积百分含量对其固有振动频率的影响。 3．应用有限元法进行动力学谐响应分析，得出工作尺寸(特别是元件厚度)等对传感器频率响应特性的影响规律，提出宽频带传感元件的设想，并提出构造多种结构形式的压电纤维复合材料宽频带传感元件的设想。 4．通过改变压电纤维复合材料传感元件压电相和基体聚合物相间的构造方式而设计出具有横观各向异性特性的传感元件，设计制作1-1型横观各向异性传感元件，并试验验证其横观各向异性特性。