Modeling and simulation of piezoelectric elements - comparison of available methods and tools

• Autorzy: Staworko M. , Uhl T.

Warianty tytułu

PL

Modelowanie i symulacja elementów piezoelektrycznych - porównanie dostępnych metod i narzędzi

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper presents an overview of modeling techniques of piezoelectric elements and a comparison of a software for simulation mechanical and electro-mechanical systems with a piezoelectric transducer. The described models are applied to simulate a two degrees-of-freedom mechanical system with passive damping, a two-layer and multi-layer piezoelectric bimorph. The results of simulations preformed by the use of the presented software packages are being discussed.

PL

W pracy dokonano przeglądu metod modelowania elementów piezoelektrycznych. Porównano oprogramowanie umożliwiające symulację układów mechanicznych i elektryczno-mechanicznych zawierających przetwornik piezoelektryczny. Omówione modele użyto do symulacji układu o dwóch stopniach swobody z biernym tłumikiem drgań, dwuwarstwowej i wielowarstwowej belki piezoelektrycznej. Przeprowadzono dyskusję wyników symulacji wykonanych z użyciem zaprezentowanego oprogramowania.

Słowa kluczowe

EN

piezoelectrics; smart materials; electromechanical systems; mechatronics; virtual prototyping

PL

piezoelektryki; materiały inteligentne; układy elektryczno-mechaniczne; mechatronika; wirtualne prototypowanie

• Wydawca: AGH University of Science and Technology Press
• Czasopismo: Mechanics / AGH University of Science and Technology
• Rocznik: 2008
• Tom: Vol. 27, no. 4
• Strony: 161--171
• Opis fizyczny: Bibliogr. 20 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Staworko M.

autor

Uhl T.

• Department of Robotics and Mechatronics, AGH University of Science and Technology, Kraków

Bibliografia

• Abaqus Documentation.
• ANSI/IEEE std 176-1987, An American National Standard IEEE Standard on Piezoelectricity.
• Ansys. Multiphysics Manual.
• Boeing, Smart rotor, 2007, http://www.boeing.com/news/releases/2007/q2/070529a_nr.html.
• Curie P., Curie J. 1880, Development, par pression, de l’electricite polarize dans les crystaux hemiednes et fares inclines. Comp. Rend, 91, pp. 294—297.
• Dong X .Meng G. 2004, Dynamic analysis of structures with piezoelectric actuators based on thermal analogy method. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, vol. 27, Springer. London.
• EPSON, Mirco Piezo Technology, 2008, http://www.cpsai.co.uk/suppties/tech/advanced/piezo_advance.html.
• Hatch M.R. 2006, Vibration Simulation Using Matlab and Ansys. Chapman & Hall, ISBN-10: 1584882050.
• Izydorczyk J. 1993, PSpice –komputerowa symulacja układów elektronicznych, Helion, Gliwice, ISBN: 8385701079.
• Kagawa Y., Tsuchiya T., Kataoka T. 1996, Finite Element Simulation of Dynamic Responses of Piezoelectric Actuators. Journal of Sound and Vibration, vol 191, No. 4, pp. 519-538.
• Kneba Z., Makowski S. 2004, Zasilanie i sterowanie silników. WKiŁ, Warszawa, ISBN: 8320615216.
• Leech Jr. W.M. 1994, Controlled-source analogous circuits and SPICE models for piezoelectric transducers. IEEE Transaction on Ultrasonics Ferroelectrics and Frequency Control, vol. 41, pp. 60—66.
• Mathworks, 2008, http://www.maithwarks.com.
• Moheimani S.O., Fleming A.J. 2006, Piezoelectric Transducers for Vibration Control and Damping. Springer, London, ISBN-10: 1846283310.
• MSC.NASTRAN Manual
• MSC Software, 2008, http://www.mscsoftware.com.
• PI Ceramic, Manufacturing, 2008, http://www.piceramic.de/technologie.html.
• Smiths J.G., Dalke S.I. 1989, The Constituent Equations of piezoelectric Bimorph Actuators. IEEE 1989, Ultrasonics Symposium; Montreal October 3-6, p. 781.
• Uchino K. 1994. Piezoelectric actuators/ultrasonic motors-their developments and markets. Proceedings of the Ninth IEEE International Symposium on Applications of Ferroelectrics. ISAF’94, pp. 319—324.
• Żyszkowski Ż. 1984, Podstawy elektroakustyki. WNT, Warszawa, ISBN: 8320404754.