Modelowanie wpływu tłumienia wewnętrznego na charakterystyki dynamiczne ceramicznych przetworników PZT

• Autorzy: Płaczek M.

Warianty tytułu

EN

Modelling of structural damping influence on characteristics of PZT transducers

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy zaproponowano proces modelowania pojedynczej płytki przetwornika piezoelektrycznego typu PZT z podkreśleniem wpływu tłumienia wewnętrznego na charakterystyki dynamiczne przetwornika. Stosując równania konstytutywne tworzyw piezoelektrycznych oraz równanie ruchu drgającej wzdłużnie płytki piezoelektrycznej o ciągłym rozkładzie masy, otrzymano macierz charakterystyk badanego układu. Poprzez szukane charakterystyki rozumie się zarówno zależności zachodzące pomiędzy parametrami mechanicznymi (siłami i przemieszczeniami), jak i pomiędzy wielkościami mechanicznymi oraz elektrycznymi (napięcie i natężenie przepływu prądu elektrycznego) [8,11,12]. Przyjmując parametry geometryczne oraz tworzywowe, a także uwzględniając własności reologiczne badanego przetwornika, wyznaczono przebieg jego podatności dynamicznej. Modelując badany układ, zastosowano model reologiczny Kelvina-Voigta [5,10]. Otrzymany przebieg podatności dynamicznej porównano z charakterystyką przetwornika opisanego modelem matematycznym, w którym pominięto tłumienie wewnętrzne tworzywa.

EN

Paper presents a process of single piezoelectric transducer plate modelling including influence of structural damping on its characteristics. Constitutive equations of piezoelectric material and equation of motion of the plate’s longitudinal vibration were used to obtain a matrix of characteristics. Both characteristics that describe relations between mechanical parameters (forces and displacements) and between mechanical and electrical parameters (electric voltage and current) were considered [8,11,12]. Geometrical and material parameters of the considered plate were assumed and its rheological properties were being taken into consideration in order to draw the plate’s dynamic flexibility. A Kelvin-Voigt model of material was used in the system’s mathematical model [5,10]. Obtained results were juxtaposed with dynamic flexibility of a PZT plate modelled without structural damping.

Słowa kluczowe

PL

przetwornik piezoelektryczny; model Kelvina-Voigta; tłumienie wewnętrzne

EN

piezoelectric transducer; Kelvin-Voigt’s model; structural damping

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Mechaniki Teoretycznej i Stosowanej. Oddział Gliwice
• Czasopismo: Modelowanie Inżynierskie
• Rocznik: 2013
• Tom: T. 15, nr 46
• Strony: 88--93
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz.

Twórcy

autor

Płaczek M.

• Instytut Automatyzacji Procesów Technologicznych i Zintegrowanych Systemów Wytwarzania , Wydział Mechaniczny Technologiczny, Politechnika Śląska

Bibliografia

• 1. Białas K.: Passive and active elements in reductionof vibrations of torsional systems. “Solid State Phenomena” Trans Tech Publications, 2010, Vol. 164, p. 260-264.
• 2. Białas K.: Mechanical and electrical elements in reduction of vibrations. “Journal of Vibroengineering” 2012, Vol. 14, Iss. 1, p. 123-128.
• 3. Buchacz A., Płaczek M.: Development of mathematical model of a mechatronic system. “Solid State Phenomena” Trans Tech Publications, 2010, Vol. 164,p. 319-322 (online at: http://www.scientific.net).
• 4. Buchacz A., Płaczek M.: The approximate Galerkin’s method in the vibrating mechatronic system’s investigation. In: Proc. of 14th International Conference Modern Technologies, Quality and Innovation ModTech 2010, Romania 2010, p. 147-150.
• 5. Buchacz A., Płaczek M.: Modelling and investigationof one-dimensional flexural vibrating mechatronic systems with piezoelectric transducers. In: Farzad Ebrahimi (Ed.), “Advances in Piezoelectric Transducers InTech,” Rijeka, 2011, p. 27-52.
• 6. Buchacz A., Płaczek M.: The analysis of a compositebeam with piezoelectric actuator based on the approximate method. “Journal. of Vibroengineering” 2012, Vol. 14, p. 111-116.
• 7. Buchacz A., Wróbel A.: Computer-aided analysis of piezoelectric plates. “Solid State Phenomena” Trans Tech Publications, 2010, Vol. 164, p. 239-242.
• 8. Buchacz A., Wróbel A.: Modelowanie i badanie wpływu zjawiska piezoelektrycznego na charakterystyki układu mechatronicznego. Gliwice: Wyd. Pol. Śl., 2010.
• 9. Dymarek A., Dzitkowski T.: Modelling and synthesis of discrete-continuous subsystems of machines with damping. “Journal of Materials Processing Technology” 2005, Vol. 164-165, p. 1317-1326.
• 10. Soluch W.: Wstęp do piezoelektroniki. Warszawa: WKiŁ, 1980.
• 11. Wróbel A.: Kelvin Voigt’s model of single piezoelectric plate. “Journal of Vibroengineering” 2012, Vol. 14, Iss. 2, p. 534-537.
• 12. Wróbel A.: Model of piezoelectric including material damping. In: Proc. of 16th International Conference ModTech 2012, Romania, p.1061-1064.
• 13. Zolkiewski, S.: Attenuation-frequency characteristics of beam systems in spatial motion. “Solid State Phenomena” Trans Tech Publications, Switzerland, 2010, Vol. 164, p. 349-354.