含压电谱单元及其在板结构中Lamb波传播模拟中的应用

摘要

结合压电材料本构方程及Lamb波数值模拟中的谱有限元方法,建立了含压电驱动器/传感器板的谱单元,并将其应用于Lamb波的激发、在板结构中的传播和接收的数值模拟中.将模拟结果与其他文献中的数值模拟结果及采用商用有限元软件ANSYS的数值模拟结果进行了对比,验证了所建立单元的正确性,且在计算精度相差不大的情况下,该方法较传统有限元方法更为高效.最后和以前不合压电的模拟过程进行比较,压电效应使得驱动器施加在节点上的力并不那么单一,并且传感器能够将多个自由度复杂的位移信号转换为单一的电信号,这使得考虑压电片与不考虑压电片的模拟结果之间有一定的差别.