任意な電極配列を持つ電気・機械素子の有限要素シミュレーション
スポンサーリンク
概要
- 論文の詳細を見る
Finite element method has been proved to be a useful means for the analysis and design of electromechanical devices. Since the technique is essentially based on the energy principle, coupled electromechanical problems can be treated without imposing any assumption such as weak coupling. Piezoelectric or electrostrictive resonator and filter problems have been dealt with for devices of flexure-type, inplane vibration type, trapped-energy type, bi-material type, and Langevin type. In each case, however, uniform electric distribution was assumed between a pair of electrodes provided. The present paper is concerned with more general cases, in which the electric field distribution that couples to the mechanical system is not reasonably defined in advance and the electrode configuration and arrangement are arbitrary. The finite element formulation is given within the scope of two-dimensions and the second order polynomial is assumed as a trial function. (Fig. 1). The formulation in which a linear trial function is assumed can be obtained by a little modification of the above formula. As numerical examples, the natural frequencies, modal patterns and electric potential distributions corresponding to the modes are calculated for a thickness shear vibrator (Fig. 2) and an interdigital transducer (Fig. 11). In these calculations, barium titanite ceramic is taken as the material. The first example is a trapped-energy resonator with electrode loading. In Figs. 3 and 4, odd shear modes and the corresponding potential distributions are illustrated. The energy-trapping is observed for the first mode and the coupling to the bending is seen at the edges for higher modes. The effect of the some restriction on the modal patterns and the natural frequencies are then discussed. In Figs. 5 and 6, the modal displacements in the x-and y-directions and the corresponding natural frequencies are shown for partial and full (or non) electrode configurations respectively. Those shown in Figs. 7 and 8 are the cases when the displacements in the y-direction are suppressed by the assumption of the uniform electric field distribution between a pair of the electrodes. For the last case, sinusoidal distribution is assumed for the displacements in the x-direction with the thickness, which was considered in our previous paper. The uniform electric field assumption is more influential than the displacement suppression in the y-direction. The coupling to bending is rather small except in the edge region. By at large, the displacements in the x-direction are very much alike for all of them and the difference of the natural frequencies are within a few percent for this very thin plate. In Fig. 9, the damped electric field distribution is illustrated in which the second order polynomial is assumed as a trial function and the frequency characteristics of motional admittance is shown in Fig. 10. The second example is concerned with the wave propagation in an interdigital transducer of infinite length (Fig. 11). In order to apply the finite element method, a finite brock with proper boundary conditions are considered by virtue of periodicity and symmetricity of wave propagation. Frequency characteristic of the normalized motional admittance is illustrated in Fig. 12. The first ((1)) and 16th ((16)) modes are surface wave ones. In Figs. 13 and 14, the modal patterns and the corresponding electric potential distributions at each resonant frequency are illustrated respectively. The damped electric potential distribution is shown in Fig. 15. For the surface wave modes, electric potential waves propagate only in the vicinity of the surface, while they propagate as in an electromagnetic wave guide for the bulk wave modes, which would not be present when the medium is of a half space. Finally in Fig. 16, the electric potential distribution and the displacements of the surface wave mode ((1)) are shown for the depth from the surface of the transducer. The phenomena are clearly pr
- 社団法人日本音響学会の論文
- 1976-02-01
著者
関連論文
- 複数パターンの文字列照合におけるマッチングマシンの動的構成法
- 一般形状6面体辺要素を用いた有限要素電磁界解析
- MAP-MRFモデリングを用いたHMMに基づく交通監視映像の分類手法(一般セッション)
- 植物生体電位を用いた人体活動モニタリング
- 圧電電界分布も考慮に入れた超音波円柱振動子の有限要素解析
- 超音波洗浄槽の結合振動モードの有限要素シミュレーション
- 残響音場における音響信号のエンベロープ推定法の評価
- 音場伝達系における音響信号のエンベロープ推定法の評価
- コーンスピーカの防塵キャップ
- 弾性振動殻 : 音響放射系の有限要素シミュレーション : スピーカ・システム特性計算への応用例
- 高分解能の周波数解析法を用いたスペクトルサブトラクションの改善
- 残響音場における相互相関関数を用いた音源包絡の回復(騒音,振動)
- 駆動部分の影響を考慮した超音波洗浄槽の音響モードの有限要素解析
- 信号の相対的な振幅変化に着目した残響抑圧
- 超音波洗浄槽の結合振動モードの解析
- スパッタ膜のパターン形成用金属マスクの熱変形
- マスクを用いたスパッタ膜のパターン形成
- スパッタ膜のパターン形成用金属マスクの有限要素法熱変形解析
- 帯域分割を用いたパワーエンベロープ逆フィルタ処理の残響抑圧効果
- ガスセンサの単一ガス対数特性を拡張した複合ガスの濃度推定
- ケプストラム処理による室内ガス発生事象信号の復元
- パワーエンベロープに着目した残響音声の回復
- マルチガスセンサとプロダクションシステムを用いた室内空気汚染ガスの検知システム
- 音響・振動 1-I-13 帯域分割を応用したパワーエンベロープ残響抑圧処理の改善効果 (日本シミュレーション学会 第20回計算電気・電子工学シンポジウム(1999年11月25日,26日)) -- (第1日目 平成11年11月25日(木))
- 声帯自励振動の有限要素シミュレーション : 呼気流の圧縮性の効果について
- 開領域を含む電界・磁界有限要素解析へのパソコンによる対応
- 有限要素法によるコーン形スピーカの音放射解析
- 磁化に伴うAEの発生
- ガスセンサを用いたEpipremnum aureum のホルムアルデヒド浄化過程のモデル化
- NANDゲートのみで論理回路を実現する一手法(MA法)
- 有限要素法による超音波洗浄槽の音響モードの解析
- 圧電超音波モータ特性の数値シミュレーション
- 声帯自励振動の有限要素シミュレーション
- 任意の吸音壁を持つ音響フィルタの有限要素シミュレーション
- 任意な電極配列を持つ電気・機械素子の有限要素シミュレーション
- 3次元電磁界解析における六面体辺要素について
- 一般形状6面体辺要素を用いた有限要素電磁界解析 : 2次試験関数を用いた場合
- スピーカ・コーンの軸対称振動と固有周波数
- 複合圧電超音波変換器の有限要素シミュレーション
- 有限要素法による音場の等価回路表示
- 二次元電気・機械振動子の有限要素シミュレーション
- 有限要素法による集束トランスジュ-サの応答解析
- 圧電材における分極プロセスシミュレ-ション--3D有限要素モデルによる (電界・磁界解析技術)
- ハイブリッド型無限要素を用いたポアソン,ヘルムホルツ開領域問題の解析
- 無限要素を用いたポアソン,ヘルムホルツ開領域問題の解析
- 有限要素法による開放端をもつ音響フィルタの伝達特性予測
- 音響ダクトの有限要素シミュレ-ション
- 軸対称圧電振動体の有限要素シミュレ-ション
- サマリー・アブストラクト
- すべり振動によるネマチック液晶の光学的効果と誘電的効果
- 液晶による超音波音場および振動の検出
- 生体・医用における逆問題(コンピュータ利用による逆問題解析)
- ハードとソフト
- 電気工学と計算力学 : 電気・機械変換システムと数値シミュレーション
- 有限要素法による電磁界解析, P.P.シルベスタ/R.L.フェラーリ共著, 本間利久/田中康博共訳, サイエンス社
- 計算音響学のすすめ : 音響問題の数値シミュレーション(応用編)
- バルクハウゼン効果による欠陥検出
- 計算音響学のすすめ : 音響問題の数値シミュレーション(基礎編)
- 第7回「電気・電子工学への有限要素法の応用シンポジウム」を終えて
- 有限/境界要素法の基礎と二, 三の展開
- 新豪州音響研究事情
- 超音波音場におけるネマチック液晶の光学的効果と誘電的効果
- 液晶の超音波吸収に及ぼす電界の効果
- 有限要素法の基礎(II)
- 有限要素法の基礎 (I)
- スパッタ膜のパターン形成用金属マスクの有限要素法熱変形解析