用ANSYS软件分析压电换能器入门

《用ANSYS软件分析压电换能器入门》由会员分享，可在线阅读，更多相关《用ANSYS软件分析压电换能器入门（85页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、用用 ANSYSANSYS 软件分析压电换能器入门软件分析压电换能器入门A A：分析过程基本步骤：分析过程基本步骤一：问题描述一：问题描述草稿纸上完成1：画出换能器几何模型，包括尺寸2：选定材料3：查材料手册确定材料参数二：建立模型二：建立模型1：根据对称性确定待建模型的维数2：根据画出的几何模型确定关键点坐标，给关键点编好号码3：建立一个文件夹用于当前分析4：启动 ANSYS 软件，指定路径到建立的文件夹，5：定义单元类型压电换能器分析使用的单元类型：solid5： 8 个节点 3D 六面体耦合场单元 也可缩减为三角柱形单元或四面体单元 。 无实常数。plane13：4 个节点 2D 四边形

2、耦合场单元也可缩减为三角形单元 。无实常数。solid98：10 个节点 3D 四面体耦合场单元。无实常数。Fluid30：8 个节点 3D 六面体声学流体单元也可缩减为三角柱形单元或四面体单元 。应用于近场水和远场水。实常数为参考声压，可缺省。Fluid130：4 个节点面无穷吸收水声学流体单元也可缩减为三角形面单元 。实常数：半径，球心 X，Y，Z 坐标值。6：定义材料参数对一般均匀各向同性材料要给出材料密度，杨氏模量，泊松系数材料密度，杨氏模量，泊松系数。 静态分析不用密度对压电材料：一般使用的压电方程：e 型压电方程，因此输入的常数为Ec11EC Ec12Ec22Ec13Ec23Ec3

3、3Ec14Ec24Ec34Ec44Ec15Ec25Ec35Ec45Ec55Ec16Ec26Ec36Ec46Ec56Ec66对称e11e21ee 31e41e51e61e12e22e32e42e52e62e13e23e33e43e53e63S11SS22S33注意！一般顺序为：XX，YY，ZZ，YZ，XZ，XY。在 ANSYS 中为 XX，YY，ZZ，XY，YZ，XZ。因此，前两矩后三行和后三列要做相应变化。7：建立关键点8：把关键点连成线9：把线段围成面10：通过适当的方法生成体11：指定单元类型和材料参数12：划分线段13：划分体单元14：坐标转换， 转换到柱坐标系下15：节点转换三：加载三

4、：加载约束条件约束条件1：加载边界约束条件2：电极上加电压四：求解四：求解1：模态分析2：谐响应分析五：查看结果五：查看结果1：查看模态分析结果，计算导纳。2：各模态的动态演示3：查看谐响应分析结果，计算导纳、发射与接收响应。六：生成命令六：生成命令流文件流文件1：给程序分块，添加适当的注释2：把相应参数具体值改成变量，同时给变量赋值B B：空气中建模过程：空气中建模过程一：问题描述一：问题描述弯曲式换能器实体模型为轴对称结构。 结构尺寸如下图。 弯曲式换能器由压电陶瓷， 金属壳粘结而成，粘结材料为环氧树脂。由于粘结层为一薄层，建模的时候可以忽略。本例中金属壳材料采用铝，压电材料选择压电陶瓷

5、PZT5。结构参数对应值r110mmr217mmr320mmh10mmtjty0.5mmtd3mm二：建立模型二：建立模型1 1指定工作空间，设定分析指定工作空间，设定分析作业名和标题作业名和标题1首先建立一个文件夹用于当前分析，如D:ANSYSfiles ，路径当中不允许有中文出现。2 ，界面如下列图，界面包括实用菜单，命令输入窗口，ANSYS 工具栏，主菜单栏，图形窗口，图形调整工具栏，标准工具栏。3指定工作空间：实用菜单FileChange Directory ,出现对话框，选择刚刚建立的目录 D:ANSYSfiles，以后操作生成的文件都在此文件夹下。4 设定标题： 实用菜单 File

6、 Change Title， 出现对话框， 输入 daocheqi Analysis 作为标题。点击 ok。5保存 db数据库文件文件：FileSave as ,出现对话框，保存文件名为title.db。6定义单位：在 ANSYS 主界面输入窗口输入“/UNITS，Label”其中，Label 指定单位制标签有：USER：用户自定义单位系统。SI：国际单位，即 MKS 单位。CGS：CGS 单位系统，即 cm,g,s,c等。MPA：MPA 单位系统，即 mm,Kg,s,c等。BFT：用英尺的单位系统，即ft,slug,s,F等。BIN：用英寸的单位系统，即in,lbm,s,F等。一般采用国际单

7、位：即然后按 Enter 即可。如果不改变单位制，以后默认。2 2定义单元类型定义单元类型金属壳采用 Solid45 单元，压电陶瓷采用 Solid5 单元。Solid45 为结构单元里面的三维块模型单元。Solid5 为三维耦合场单元，因为压电陶瓷涉及到电力耦合问题，因此采用此单元类型。(1）主菜单栏PreprocessorElement TypeAdd/Edit/Delete , 出现对话框，点击 Add键，出现对话框，点击框图左边Solid, 选择右边框图中 Brick 8node 45，点击 Apply 键，选定了一种 Solid45 单元。继续点击框图左边Coupled Field,

8、 选择右边框图中 Scalar Brick 5，选定了 Solid5 单元，点击 ok 键。从对话框中可以看出我们已经定义了solid45 和 solid5 两种单元类型。 点击 close 键关闭窗口。2保存文件：File-Save as ,出现对话框，保存文件名为 element.db3 3定义材料参数定义材料参数查阅材料手册我们可以得到如下材料参数。铝材料参数：102密度 2790kg /m，杨氏模量E 7.1510N /m，泊松比 0.34。3压电陶瓷 PZT5 的材料参数： ANSYS 输入参数密度 7750kg /m3刚度矩阵也可输入柔顺矩阵000 12.17.547.527.54

9、12.17.520007.527.5211.1000 E102C10 N /m002.2600000002.110000002.11压电应力常数矩阵000012.3 0c/m2e 000012.300 5.45.415.800介电常数矩阵916S916830也可输入绝对值0 0091600.8118.8541012F /m 0108F /mS091600.8110083000.73500（1）输入黄铜材料参数 ：主菜单栏 Preprocessor-Material PropsMaterialModels ,出现对话框，点击左边Material Model Number 1 , 点击右边 Fav

10、oritesLinear StaticDensity，出现密度对话框，输入密度2790，点击 ok。同样继续点击 Linear Isotropic 线性各项同性输入泊松比和杨氏模量。输入 7.15e10和 0.34，点击 ok。2 输入 PZT5 材料参数： 定义完一种材料参数之后要定义第二中材料， 选择对话框 DefineMaterial Model Behavior 的菜单MaterialNew Model，出现对话框，材料添2默认值也是 2 ，点击 ok。定义第二中材料，首先定义PZT5 的密度。如图点击左边Material Model Number 2 ,点击右边 Structural

11、Density，输入 7750，点击 ok。定义刚度矩阵，点击右边StructuralLinearElasticAnisotropic,输入参数D，D，D，D，D，D，D，D，D66=定义介电常数矩阵，点击右边Electromagnetics Relative PermittivityOrthotropic,输入参数 1定义压电矩阵：点击右边PiezoelectricsPiezoelectric matrix,输入如下列图3保存文件 matiral.db。4 4建立关键点建立关键点1首先在草稿纸上画出几何模型，指定好关键点的编号以及结构尺寸。主菜单栏PreprocessorModeling C

12、reateKeypointsIn Actice CS，出现对话框如下列图， 根据指定好的编号即结构尺寸输入坐标。 注意，由于最后要转换到柱坐标系下分析，所以 y 即为旋转方向输入坐标为：1 (0, 0, 0)2 (0, 0, 0.5e-3)3 (0, 0, 1.0e-3)4 (10e-3, 0,0)5 (10e-3, 0, 0.5e-3)6 (10e-3, 0, 1.0e-3)7 (17e-3, 0, 0)8 (17e-3, 0, 0.5e-3,)9 (20e-3, 0, 0)10 (20e-3, 0, 0.5e-3)11 (20e-3, 0, 10.5e-3)12 (20e-3, 0, 13

13、.5e-3)13 (17e-3, 0, 10.5e-3)14 (17e-3, 0, 13.5e-3)15 (0, 0, 10.5e-3)16 (0, 0, 13.5e-3)输入完之后我们可以看到图形窗口中我们所定义的关键点5.5. 把关键点连成线把关键点连成线主菜单栏PreprocessorModeling CreatelinesStraight Line通过鼠标选取两个关键点就可以生成一条线，如此操作，把所有的线都连好，点击ok。主菜单栏PreprocessorModeling CreateAreasBy Lines通过鼠标顺时针逆时针方向选择线段围成一个面积，如此操作，把所有的线都围成面。

14、7.7. 旋转生成体积，并粘接旋转生成体积，并粘接1主菜单栏PreprocessorModeling OperateExtrudeAreasAboutAxis,出现一个对话框，点击 Pick All , 表示全部面都要旋转。之后又出现对话框，要求选择旋转轴，通过鼠标选择 Z 轴上的两个点，比方第 1，3 两个点，点击 ok，出现对话框，要求说明旋转的度数，这里选择30 度模型，输入 30。点击 ok， 。生成如下列图的体。（2）粘接各部分体积： 主菜单栏 PreprocessorModeling OperateBooleanGlueVolumes，出现对话框，要求选择要粘接的体积，这里选择Pi

15、ck All 表示所有体积都粘在一起。8 8指定各部分单元类型以及材料属性指定各部分单元类型以及材料属性1指定金属壳的单元及材料属性：主菜单栏PreprocessorMeshingMeshAttributesPicked Volumes用鼠标点中金属壳的体积单元出现对话框，材料参数选择1，单元类型选择 1 SOLID452指定压电材料的单元及材料属性：主菜单栏 PreprocessorMeshingMeshAttributesPicked Volumes用鼠标点中压电材料的体积单元出现对话框，材料参数选择2，单元类型选择 2 SOLID5（3）9 .9 .划分线段划分线段为了网格单元数可以控制

16、，我们采用手动划分网格，而不采用自动网格划分。（1）首先对线段划分，由于体积图看不清一些线的位置，先显示线段图，实用菜单PlotLines(2) 主菜单 Preprocessor Meshing Size Cntrls ManualSize Lines PickedLines选择这些线段， 比方压电片连同金属壳在压电片半径内划分为 4 单元 ，出现对话框 ，划分单元数填 4，表示这些线段都划分为4 个单元，点击 ok，采用相同的方法划分其他线段的单元数目。 为了采用 6 面体划分体积单元，注意几个划分 10 格的线段划分时要求单元数目一致，当然这些线段也可以划分成10 格，但要一致10.划分体

17、积单元主菜单PreprocessorMeshingMeshVolumesMapped4 to 6 sided我们采用 6 面体单元划分体，这样我们划分的网格大小就比较整齐出现对话框，点击 Pick All，表示所有体积都按 6 面体单元划分。1111转换坐标系转换坐标系把坐标系转换到柱坐标系下，有利于加载约束条件。实用菜单WorkPlaneChange Active CS to Global Cylindrical保存文件：1212节点转换节点转换把划分网格后生成的节点转换到柱坐标系下，使得后续的求解过程计算速度更快。主菜单栏 Preprocessor Modeling Create Node

18、s Rotate Node CS To ActiveCS ，出现对话框，点击Pick All三：加载约束条件三：加载约束条件1.1.加载边界约束条件加载边界约束条件（1 1）旋转方向固定旋转方向固定主菜单栏 PreprocessorLoadsDefine LoadsApplyStructuralDisplacementOn Areas用鼠标选定如下的几个面，点击ok出现对话框，点击 UY，表示在 Y 方向，在柱坐标系下也即旋转方向固定，点击ok(2) 旋转轴固定主菜单栏 PreprocessorLoadsDefine LoadsApplyStructuralDisplacementOn Lin

19、es选择轴线， 点击 ok。出现如下对话框，选择 UX，表示固定其 X 方面，即在径向上不移动。保存文件：2 .2 .加载电压加载电压给压电陶瓷加上电压，我们给定陶瓷下底面为0V ，陶瓷上底面为 1V 。主菜单栏PreprocessorLoadsDefine LoadsApplyElectricBoundaryVoltageOn Areas选择陶瓷下底面，如下出现对话框，要求输入电压值，电压值填0V用同样的方法选择陶瓷上底面，加1V 的电压。四四 求解求解1 .1 .模态分析模态分析1选择分析类型：主菜单SolutionAnalysis TypeNew Analysis点击选择模态分析选项Mo

20、dal ，点击 ok(2)分析参数设定：主菜单SolutionAnalysis TypeAnalysis Options, 设定求解模态数目为8点击 ok，出现对话框，频率范围可以不设定，直接点击ok3进入求解：主菜单SolutionSolveCurrent LS ，表示采用当前约束条件进行求解出现下面两个提示，分别点击ok 和 yes。程序进行求解，求解完成之后出现求解完毕提示，表示求解完成。五五 查看结果查看结果1 1 查看模态结果查看模态结果主菜单General PostprocResults Summary，我们可以看出求出的前8 阶模态分别为：0Hz，4268.9Hz，19476Hz

21、，21172Hz，51261Hz，58121Hz，58445Hz ，73133Hz。2.2. 动态演示模态结果动态演示模态结果(1）读取模态结果读取第 1 阶模态结果： 主菜单General PostprocRead ResultsFirst Set实际上，由于模型未在 Z 方向加位移限制条件，故第阶1 模态频率为零，只作平动。（2）动态演示第 2 阶模态的振动形态读取模态结果读取第 2 阶模态结果：主菜单General PostprocRead ResultsNext Set ,实用菜单PlotCtrlsAnimateMode Shape点 击 之 后 出 现 对 话 框 对 动 画 进 行

22、 参 数 设 置 ， 我 们 采 用 默 认 参 数 ，点击 ok 将会出现第 2 阶模态的振动形态动画。也可选择 Main MenuGeneral PostprocPlot ResultsDeformed Shape 命令，弹出对话框选择Def+undef edge ,单击OK得到变形图六六 生成命令流文件生成命令流文件以上步骤都是在图形操作下完成的，但由于采用图形操作来建模效率太低，而且不易于改变参数结构参数，材料参数和网格参数等 ，因此我们有必要采用文本编程的方法来建模和求解。 ANSYS 软件提供了这方法， 但是要完全掌握 ANSYS 编程语言相比照较困难，而采用图形操作建模过程中，软

23、件会按照图形操作过程生成相应的文本命令，称之为命令流文件.lgw 。因此我们在图形操作建模之后生成命令流文件，然后对命令流文件进行编辑整理，分块， 具体参数变量化(如轴对称模型只分析圆柱的一定角度，电极给定电压，划分线网格数)等等操作之后，再由软件读入该文件就可以得到我们所要求解的东西。实用菜单FileWrite DB log file ，输入 docheqi.lgw 文件名。用蓝色字表示注释，红色标注提请注意用蓝色字表示注释，红色标注提请注意2 2 编辑命令流文件编辑命令流文件注意：所有以“！注意：所有以“！ ”开始的语句为注释语句，并不参加执行，可以去掉。”开始的语句为注释语句，并不参加执

24、行，可以去掉。/BATCH/BATCH! /COM,ANSYS RELEASE 8.0 UP20030930 17:45:52 09/16/2004! /COM,ANSYS RELEASE 8.0 UP20030930 17:45:52 09/16/2004/TITLE,normal cymbal/TITLE,normal cymbal/PREP7/PREP7ET,1,ET,1,SOLID45SOLID45！定义第一种单元ET,2,ET,2,SOLID5SOLID5！定义第二种单元!*!*!*!*! SAVE, element,db,D:ANSYSfilesdocheqi Analisis!m

25、aterial1!material1 金属壳材料金属壳材料mat1dens=mat1dens=27902790！铝密度mat1yang=mat1yang=！铝杨氏模量mat1person=mat1person=！铝泊松比!material3!material3 压电体材料压电体材料 PZT5PZT5mat2dens=mat2dens=77507750！密度c11=c11=！弹性常数矩阵c12=c12=c13=c13=c22=c22=c23=c23=c33=c33=c44=c44=c55=c55=c66=c66=e13=e13=！压电常数矩阵e23=e23=e33=e33=e52=e52=e61

26、=e61=fx=fx=！介电常数矩阵fy=fy=fz=fz=!structural!structural 几何结构参数几何结构参数r1=10e-3r1=10e-3！陶瓷片半径r2=17e-3r2=17e-3！铝壳内半径r3=20e-3r3=20e-3！铝壳外半径！双迭片中铝片厚度h=10e-3h=10e-3！铝壳内腔深度！压电片厚度td=3e-3td=3e-3！铝壳底厚度theta=30theta=30！分析换能器的旋转角! meshline! meshline 网格分线控制网格分线控制tcbj=4tcbj=4lvbj=4lvbj=4bhow=2bhow=2hudu=10hudu=10dibj

27、=10dibj=10dihow=4dihow=4shen=8shen=8!volut control!volut control 电压控制电压控制voltvalue=1voltvalue=1!MPTEMP,MPTEMP,MPTEMP,1,0MPTEMP,1,0MPDATA,EX,1,mat1yangMPDATA,EX,1,mat1yang！铝杨氏模量MPDATA,PRXY,1,mat1personMPDATA,PRXY,1,mat1person！铝泊松比MPTEMP,MPTEMP,MPTEMP,1,0MPTEMP,1,0MPDATA,DENS,1,mat1densMPDATA,DENS,1,m

28、at1dens！铝密度!MPTEMP,MPTEMP,MPTEMP,1,0MPTEMP,1,0MPDATA,DENS,2,MPDATA,DENS,2,mat2densmat2dens！压电材料密度TB,ANEL,2,1,21,0TB,ANEL,2,1,21,0TBTEMP,0TBTEMP,0TBDATA,TBDATA,c11,c12,c13c11,c12,c13,！压电材料弹性系数TBDATA,TBDATA,c22,c23,c33c22,c23,c33TBDATA,TBDATA,c44,c44,TBDATA,TBDATA,c55,c66,c55,c66,MPTEMP,MPTEMP,MPTEMP,

29、1,0MPTEMP,1,0MPDATA,PERX,2,MPDATA,PERX,2,fxfx！压电材料介电常数MPDATA,PERY,2,MPDATA,PERY,2,fyfyMPDATA,PERZ,2,MPDATA,PERZ,2,fzfzTB,PIEZ,2,0TB,PIEZ,2,0TBMODIF,1,1,TBMODIF,1,1,TBMODIF,1,2,TBMODIF,1,2,TBMODIF,1,3,TBMODIF,1,3,e13e13！压电材料压电常数TBMODIF,2,1,TBMODIF,2,1,TBMODIF,2,2,TBMODIF,2,2,TBMODIF,2,3,TBMODIF,2,3,e

30、23e23TBMODIF,3,1,TBMODIF,3,1,TBMODIF,3,2,TBMODIF,3,2,TBMODIF,3,3,TBMODIF,3,3,e33e33TBMODIF,4,1,TBMODIF,4,1,TBMODIF,4,2,TBMODIF,4,2,TBMODIF,4,3,TBMODIF,4,3,TBMODIF,5,1,TBMODIF,5,1,TBMODIF,5,2,TBMODIF,5,2,e52e52TBMODIF,5,3,TBMODIF,5,3,TBMODIF,6,1,TBMODIF,6,1,e61e61TBMODIF,6,2,TBMODIF,6,2,TBMODIF,6,3,T

31、BMODIF,6,3,! SAVE, matiral constant,db,D:ANSYSFILESdocheqi Analisis!K,1,0,0,0,K,1,0,0,0,！定义关键点！定义关键点K,2,0,0,tj,K,2,0,0,tj,K,3,0,0,tj+ty,K,3,0,0,tj+ty,K,4,r1,0,0,K,4,r1,0,0,K,5,r1,0,tj,K,5,r1,0,tj,K,6,r1,0,tj+ty,K,6,r1,0,tj+ty,K,7,r2,0,0,K,7,r2,0,0,K,8,r2,0,tj,K,8,r2,0,tj,K,9,r3,0,0,K,9,r3,0,0,K,10,r

32、3,0,tj,K,10,r3,0,tj,K,11,r3,0,tj+h,K,11,r3,0,tj+h,K,12,r3,0,tj+td+h,K,12,r3,0,tj+td+h,K,13,r2,0,tj+h,K,13,r2,0,tj+h,K,14,r2,0,tj+td+h,K,14,r2,0,tj+td+h,K,15,0,0,tj+h,K,15,0,0,tj+h,K,16,0,0,tj+td+h,K,16,0,0,tj+td+h,!SAVE,keypoint,db,!SAVE,keypoint,db,D:ANSYSFILESdocheqi Analisis!LSTR, 1, 2LSTR, 1, 2！

33、关键点连线！关键点连线LSTR, 2, 3LSTR, 2, 3LSTR, 4, 5LSTR, 4, 5LSTR, 5, 6LSTR, 5, 6LSTR, 7, 8LSTR, 7, 8LSTR, 9, 10LSTR, 9, 10LSTR, 10, 11LSTR, 10, 11LSTR, 11, 12LSTR, 11, 12LSTR, 8, 13LSTR, 8, 13LSTR, 13, 14LSTR, 13, 14LSTR, 15, 16LSTR, 15, 16!2!2LSTR, 1, 4LSTR, 1, 4LSTR, 4, 7LSTR, 4, 7LSTR, 2, 5LSTR, 2, 5LSTR,

34、 5, 8LSTR, 5, 8LSTR, 3, 6LSTR, 3, 6LSTR, 7, 9LSTR, 7, 9LSTR, 8, 10LSTR, 8, 10LSTR, 15, 13LSTR, 15, 13LSTR, 13, 11LSTR, 13, 11LSTR, 16, 14LSTR, 16, 14LSTR, 14, 12LSTR, 14, 12! SAVE, line,db,D:ANSYSFILESdocheqi Analisis!FLST,2,4,4FLST,2,4,4！线围成面！线围成面FITEM,2,1FITEM,2,1FITEM,2,12FITEM,2,12FITEM,2,3FITEM

35、,2,3FITEM,2,14FITEM,2,14AL,P51XAL,P51XFLST,2,4,4FLST,2,4,4FITEM,2,2FITEM,2,2FITEM,2,14FITEM,2,14FITEM,2,4FITEM,2,4FITEM,2,16FITEM,2,16AL,P51XAL,P51XFLST,2,4,4FLST,2,4,4FITEM,2,13FITEM,2,13FITEM,2,5FITEM,2,5FITEM,2,15FITEM,2,15FITEM,2,3FITEM,2,3AL,P51XAL,P51XFLST,2,4,4FLST,2,4,4FITEM,2,5FITEM,2,5FITE

36、M,2,17FITEM,2,17FITEM,2,6FITEM,2,6FITEM,2,18FITEM,2,18AL,P51XAL,P51XFLST,2,4,4FLST,2,4,4FITEM,2,9FITEM,2,9FITEM,2,18FITEM,2,18FITEM,2,7FITEM,2,7FITEM,2,20FITEM,2,20AL,P51XAL,P51XFLST,2,4,4FLST,2,4,4FITEM,2,10FITEM,2,10FITEM,2,20FITEM,2,20FITEM,2,8FITEM,2,8FITEM,2,22FITEM,2,22AL,P51XAL,P51XFLST,2,4,4

37、FLST,2,4,4FITEM,2,11FITEM,2,11FITEM,2,19FITEM,2,19FITEM,2,10FITEM,2,10FITEM,2,21FITEM,2,21AL,P51XAL,P51X! SAVE, area,db,D:ANSYSFILESdocheqi AnalisisFLST,2,7,5,ORDE,2FLST,2,7,5,ORDE,2！面旋转成体！面旋转成体FITEM,2,1FITEM,2,1FITEM,2,-7FITEM,2,-7FLST,8,2,3FLST,8,2,3FITEM,8,1FITEM,8,1FITEM,8,16FITEM,8,16VROTAT,P51

38、X, , , , , ,P51X, ,VROTAT,P51X, , , , , ,P51X, , thetatheta, , ,！旋转角度！旋转角度! SAVE, volume,db,D:ANSYSFILESdocheqi AnalisisFLST,2,7,6,ORDE,2FLST,2,7,6,ORDE,2! !粘结体各部分粘结体各部分FITEM,2,1FITEM,2,1FITEM,2,-7FITEM,2,-7VGLUE,P51XVGLUE,P51X! SAVE, glue,db,D:ANSYSFILESdocheqi AnalisisFLST,5,6,6,ORDE,3FLST,5,6,6,O

39、RDE,3FITEM,5,1FITEM,5,1FITEM,5,3FITEM,5,3FITEM,5,-7FITEM,5,-7CM,_Y,VOLUCM,_Y,VOLUVSEL, , , ,P51XVSEL, , , ,P51XCM,_Y1,VOLUCM,_Y1,VOLUCMSEL,S,_YCMSEL,S,_YCMSEL,S,_Y1CMSEL,S,_Y1VATT,VATT,1, , 1, 01, , 1, 0！指定金属壳材料为第一种单元，第一种材料属性CMSEL,S,_YCMSEL,S,_YCMDELE,_YCMDELE,_YCMDELE,_Y1CMDELE,_Y1CM,_Y,VOLUCM,_Y,V

40、OLUVSEL, , , , 2VSEL, , , , 2CM,_Y1,VOLUCM,_Y1,VOLUCMSEL,S,_YCMSEL,S,_YCMSEL,S,_Y1CMSEL,S,_Y1VATT,VATT,2, , 2, 02, , 2, 0！指定压电材料为第二种单元，第二种材料属性CMSEL,S,_YCMSEL,S,_YCMDELE,_YCMDELE,_YCMDELE,_Y1CMDELE,_Y1! SAVE, matiral,db,D:ANSYSFILESdocheqi AnalisisFLST,5,6,4,ORDE,6FLST,5,6,4,ORDE,6FITEM,5,12FITEM,5,1

41、2FITEM,5,14FITEM,5,14FITEM,5,16FITEM,5,16FITEM,5,23FITEM,5,23FITEM,5,25FITEM,5,25FITEM,5,28FITEM,5,28CM,_Y,LINECM,_Y,LINELSEL, , , ,P51XLSEL, , , ,P51XCM,_Y1,LINECM,_Y1,LINECMSEL,_YCMSEL,_YLESIZE,_Y1, , ,LESIZE,_Y1, , ,tcbjtcbj, , , , ,1, , , , ,1FLST,5,4,4,ORDE,4FLST,5,4,4,ORDE,4FITEM,5,13FITEM,5,1

42、3FITEM,5,15FITEM,5,15FITEM,5,31FITEM,5,31FITEM,5,33FITEM,5,33CM,_Y,LINECM,_Y,LINELSEL, , , ,P51XLSEL, , , ,P51XCM,_Y1,LINECM,_Y1,LINECMSEL,_YCMSEL,_YLESIZE,_Y1, , ,LESIZE,_Y1, , ,lvbjlvbj, , , , ,1, , , , ,1FLST,5,8,4,ORDE,8FLST,5,8,4,ORDE,8FITEM,5,17FITEM,5,17FITEM,5,-18FITEM,5,-18FITEM,5,20FITEM,5

43、,20FITEM,5,22FITEM,5,22FITEM,5,36FITEM,5,36FITEM,5,38FITEM,5,38FITEM,5,42FITEM,5,42FITEM,5,47FITEM,5,47CM,_Y,LINECM,_Y,LINELSEL, , , ,P51XLSEL, , , ,P51XCM,_Y1,LINECM,_Y1,LINECMSEL,_YCMSEL,_YLESIZE,_Y1, , ,LESIZE,_Y1, , ,bhowbhow, , , , ,1, , , , ,1！划分线段网格！划分线段网格！划分线段网格FLST,5,11,4,ORDE,11FLST,5,11,4

44、,ORDE,11FITEM,5,26FITEM,5,26FITEM,5,-27FITEM,5,-27FITEM,5,30FITEM,5,30FITEM,5,34FITEM,5,34FITEM,5,-35FITEM,5,-35FITEM,5,39FITEM,5,39FITEM,5,-40FITEM,5,-40FITEM,5,44FITEM,5,44FITEM,5,-45FITEM,5,-45FITEM,5,49FITEM,5,49FITEM,5,-50FITEM,5,-50CM,_Y,LINECM,_Y,LINELSEL, , , ,P51XLSEL, , , ,P51XCM,_Y1,LINEC

45、M,_Y1,LINECMSEL,_YCMSEL,_YLESIZE,_Y1, , ,LESIZE,_Y1, , ,huduhudu, , , , ,1, , , , ,1 ！划分线段网格FLST,5,4,4,ORDE,4FLST,5,4,4,ORDE,4FITEM,5,19FITEM,5,19FITEM,5,21FITEM,5,21FITEM,5,51FITEM,5,51FITEM,5,-52FITEM,5,-52CM,_Y,LINECM,_Y,LINELSEL, , , ,P51XLSEL, , , ,P51XCM,_Y1,LINECM,_Y1,LINECMSEL,_YCMSEL,_YLESI

46、ZE,_Y1, , ,LESIZE,_Y1, , ,dibjdibj, , , , ,1, , , , ,1 ！划分线段网格FLST,5,5,4,ORDE,5FLST,5,5,4,ORDE,5FITEM,5,8FITEM,5,8FITEM,5,10FITEM,5,10FITEM,5,-11FITEM,5,-11FITEM,5,46FITEM,5,46FITEM,5,48FITEM,5,48CM,_Y,LINECM,_Y,LINELSEL, , , ,P51XLSEL, , , ,P51XCM,_Y1,LINECM,_Y1,LINECMSEL,_YCMSEL,_YLESIZE,_Y1, , ,L

47、ESIZE,_Y1, , ,dihowdihow, , , , ,1, , , , ,1！划分线段网格FLST,5,4,4,ORDE,4FLST,5,4,4,ORDE,4FITEM,5,7FITEM,5,7FITEM,5,9FITEM,5,9FITEM,5,41FITEM,5,41FITEM,5,43FITEM,5,43CM,_Y,LINECM,_Y,LINELSEL, , , ,P51XLSEL, , , ,P51XCM,_Y1,LINECM,_Y1,LINECMSEL,_YCMSEL,_YLESIZE,_Y1, , ,LESIZE,_Y1, , ,shenshen, , , , ,1, ,

48、 , , ,1！划分线段网格! SAVE, meshline,db,D:ANSYSFILESdocheqi AnalisisFLST,5,7,6,ORDE,2FLST,5,7,6,ORDE,2！划分体网格FITEM,5,1FITEM,5,1FITEM,5,-7FITEM,5,-7CM,_Y,VOLUCM,_Y,VOLUVSEL, , , ,P51XVSEL, , , ,P51XCM,_Y1,VOLUCM,_Y1,VOLUCHKMSH,VOLUCHKMSH,VOLUCMSEL,S,_YCMSEL,S,_YMSHAPE,0,3dMSHAPE,0,3dMSHKEY,1MSHKEY,1VMESH,_Y

49、1VMESH,_Y1MSHKEY,0MSHKEY,0CMDELE,_YCMDELE,_YCMDELE,_Y1CMDELE,_Y1CMDELE,_Y2CMDELE,_Y2! SAVE, meshvolume,db,D:ANSYSFILESdocheqi AnalisisCSYS,CSYS,1 1！转换坐标系到柱坐标系下! SAVE, changecys,db,D:ANSYSFILESdocheqi AnalisisFLST,2,1697,1,ORDE,2FLST,2,1697,1,ORDE,2！转换节点到柱坐标系下FITEM,2,1FITEM,2,1FITEM,2,-1697FITEM,2,-1

50、697NROTAT,P51XNROTAT,P51X! SAVE, changenodes,db,D:ANSYSFILESdocheqi Analisis!NSEL,S,LOC,Y,0NSEL,S,LOC,Y,0！边界约束条件DSYM,SYMM,Y,1DSYM,SYMM,Y,1NSEL,S,LOC,Y,30NSEL,S,LOC,Y,30DSYM,SYMM,Y,1DSYM,SYMM,Y,1NSEL,S,LOC,X,0NSEL,S,LOC,X,0DSYM,SYMM,X,1DSYM,SYMM,X,1! SAVE, loaddisp,db,D:ANSYSFILESdocheqi Analisis!NSE

51、L,S,LOC,Z,tj+tyNSEL,S,LOC,Z,tj+ty！给压电材料外表加电压NSEL,R,LOC,X,0,r1NSEL,R,LOC,X,0,r1CP,1,VOLT,ALLCP,1,VOLT,ALL*GET,N1,NODE,NUM,MIN*GET,N1,NODE,NUM,MIND,N1,VOLT,voltvalueD,N1,VOLT,voltvalue！给定一电极电压值！给定一电极电压值NSEL,S,LOC,Z,tjNSEL,S,LOC,Z,tjNSEL,R,LOC,X,0,r1NSEL,R,LOC,X,0,r1D,ALL,VOLT,0D,ALL,VOLT,0！给定另一电极电压值！给

52、定另一电极电压值NSEL,ALLNSEL,ALL! SAVE, loadele,db,D:ANSYSFILESdocheqi AnalisisFINISHFINISH/SOLU/SOLU！求解！求解ANTYPE,ANTYPE,2 2！进行模态分析！进行模态分析MSAVE,0MSAVE,0MODOPT,LANB,MODOPT,LANB,8 8！计算前！计算前 8 8 个模态个模态EQSLV,SPAREQSLV,SPARMXPAND,0, , ,0MXPAND,0, , ,0LUMPM,0LUMPM,0PSTRES,0PSTRES,0MODOPT,LANB,8,0,0, ,OFFMODOPT,LA

53、NB,8,0,0, ,OFFSOLVESOLVE! SAVE, solve,db,D:ANSYSFILESdocheqi AnalisisC C：水中建模过程：水中建模过程兰色字部分操作方法见后面附录水中建模过程与空气中建模过程基本相同，由于换能器置于无限介质水中， ANSYS 设置了近场水、远场水和边界水，其中，近场水只需设置在换能器近处周围，将换能器包围，远近场水只需设置在换能器近处周围，将换能器包围，远场水必须满足远场条件，边界水处于远场外边界，为全吸收层。场水必须满足远场条件，边界水处于远场外边界，为全吸收层。例如：双叠片换能器在水中的谐响应分析命令流文件如下：/BATCH! /COM

54、,ANSYS RELEASE 9.0 UP20041104 23:25:18 06/06/2006/TITLE,head!material1金属材料mat1dens=2790!material3压电体材料 PZT4mat2dens=7550!material3近场水mat3dens=1000！水密度sonc3=1480！水中声速mu3=0！吸收系数!material4远场水mat4dens=1000sonc4=1480mu4=0!structura5边界水mat5dens=1000sonc5=1480mu5=1! 结构参数h7=r6*(h1+h2+h3+h4-h6)/r2h8=r6*(h1+h

55、2+h3+h4+r5-h6)/r2h9=r6*(h1+h2+h3+h4+r5-h6)/r1h10=r6*(h1+h2+h3+h4+r5-h6)/r4h11=r6*(h1+h2+h3+h4+r5-h6)/r3h12=r6*(h1-h6)/r2h13=-r6*h6/r2h14=-r6*h6/r1theta=45！ 绕轴旋转 45 度!电压控制参数voltvalue=1!网格划分控制参数tcbj=20ouco=1sdpd=3dbj=20bhw=4wqs=18wqx=12hudu=20dihw=6sdps=12sdpx=2tchw=4ys=20js=12!单元类型/PREP7ET,1,SOLID45E

56、T,2,SOLID5ET,3,FLUID30KEYOPT,3,2,0！单元类型号，任意值，近场水0 远场水 1ET,4,FLUID30KEYOPT,4,2,1ET,5,FLUID130!实参量R,1,20e-6,！近场水实常数，任意号，参考压力R,2,20e-6,！远场水实常数，任意号，参考压力R,3,r6,0,0,0,！边界水实常数，半径，中心坐标X，Y，Z 值! SAVE, definerealconstants,db,D:ANSYSFILES1030WATERNEW!金属材料MPTEMP,MPTEMP,1,0MPDATA,DENS,1,mat1densMPTEMP,MPTEMP,1,0M

57、PDATA,EX,1,mat1yangMPDATA,PRXY,1,mat1person!压电片MPTEMP,MPTEMP,1,0MPDATA,DENS,2,mat2densTB,ANEL,2,1,21,0TBTEMP,0TBDATA,c11,c12,c13,TBDATA,c22,c23,c33TBDATA,c44,TBDATA,c55,c66,MPTEMP,MPTEMP,1,0MPDATA,PERX,2,fxMPDATA,PERY,2,fyMPDATA,PERZ,2,fzTB,PIEZ,2,0TBMODIF,1,1,TBMODIF,1,2,TBMODIF,1,3,e13TBMODIF,2,1,

58、TBMODIF,2,2,TBMODIF,2,3,e23TBMODIF,3,1,TBMODIF,3,2,TBMODIF,3,3,e33TBMODIF,4,1,TBMODIF,4,2,TBMODIF,4,3,TBMODIF,5,1,TBMODIF,5,2,e52TBMODIF,5,3,TBMODIF,6,1,e61TBMODIF,6,2,TBMODIF,6,3,!近场水MPTEMP,MPTEMP,1,0MPDATA,DENS,3,mat3densMPTEMP,MPTEMP,1,0MPDATA,SONC,3,sonc3MPTEMP,MPTEMP,1,0MPDATA,MU,3,mu3!远场水MPTEM

59、P,MPTEMP,1,0MPDATA,DENS,4,mat4densMPTEMP,MPTEMP,1,0MPDATA,SONC,4,sonc4MPTEMP,MPTEMP,1,0MPDATA,MU,4,mu4!边界水MPTEMP,MPTEMP,1,0MPDATA,DENS,5,mat5densMPTEMP,MPTEMP,1,0MPDATA,SONC,5,sonc5MPTEMP,MPTEMP,1,0MPDATA,MU,5,mu5！ ！K,1,0,0,-h6,K,2,0,0,h1-h6,K,3,0,0,h1+h2-h6,K,4,0,0,h1+h2+h3-h6,K,5,0,0,h1+h2+h3+h4-h

60、6,K,6,0,0,h1+h2+h3+h4+h5-h6,K,7,r3,0,h1+h2-h6,K,8,r3,0,h1+h2+h3-h6,K,9,r3,0,h1+h2+h3+h4-h6,K,10,r3,0,h1+h2+h3+h4+h5-h6,K,11,r4,0,h1+h2+h3-h6,K,12,r4,0,h1+h2+h3+h4-h6,K,13,r4,0,h1+h2+h3+h4+h5-h6,K,14,r1,0,-h6,K,15,r1,0,h1-h6K,16,r1,0,h1+h2+h3+h4-h6,K,17,r1,0,h1+h2+h3+h4+h5-h6,K,18,r2,0,-h6,K,19,r2,0,

61、h1-h6,K,20,r2,0,h1+h2+h3+h4-h6,K,21,r2,0,h1+h2+h3+h4+h5-h6,K,22,0,0,r5,K,23,0,0,r6,K,24,r5,0,0,K,25,r6,0,0,K,26,r6,0,h7,K,27,r6,0,h8,K,28,r6,0,h9,K,29,r6,0,h10,K,30,r6,0,h11,K,31,0,0,-r5,K,32,0,0,-r6,K,33,0,0,0,K,34,r1,0,0,K,35,r2,0,0,K,36,r6,0,h12,K,37,r6,0,h13,K,38,r6,0,h14,!LSTR, 1, 2LSTR, 2, 33L

62、STR, 33, 3LSTR, 3, 4LSTR, 4, 5LSTR, 5, 6LSTR, 7, 8LSTR, 8, 9LSTR, 9, 10LSTR, 11, 12LSTR, 12, 13LSTR, 14, 15LSTR, 15, 34LSTR, 34, 16LSTR, 16, 17LSTR, 18, 19LSTR, 19, 35LSTR, 35, 20LSTR, 20, 21LSTR, 1, 14LSTR, 14, 18LSTR, 2, 15LSTR, 15, 19LSTR, 3, 7LSTR, 4, 8LSTR, 5, 9LSTR, 6, 10LSTR, 8, 11LSTR, 9, 12

63、LSTR, 10, 13LSTR, 12, 16LSTR, 13, 17LSTR, 16, 20LSTR, 17, 21LSTR, 6, 22LSTR, 22, 23LSTR, 33, 34LSTR, 34, 35LSTR, 35, 24LSTR, 24, 25LARC,22,24,34,r5！圆弧线，起始关键点号，终点关键点号，圆心号，半径。LARC,23,25,34,r6LSTR, 20, 26LSTR, 21, 27LSTR, 17, 28LSTR, 13, 29LSTR, 10, 30LSTR, 1, 31LSTR, 31, 32LSTR, 19, 36LSTR, 18, 37LSTR

64、, 14, 38LARC,24,31,34,r5LARC,25,32,34,r6!分割线，操作如下：！Main MenuPreprocessorModelingOperateBooleansPartitionLinesFLST,2,12,4,ORDE,4FITEM,2,41FITEM,2,-47FITEM,2,50FITEM,2,-54LPTN,P51X！ 删除线,操作如下：!Main MenuPreprocessorModelingDeleteLines OnlyFLST,2,8,4,ORDE,4FITEM,2,69FITEM,2,-73FITEM,2,76FITEM,2,-78LDELE,

65、P51X!FLST,2,4,4FITEM,2,1FITEM,2,22FITEM,2,12FITEM,2,20AL,P51XFLST,2,4,4FITEM,2,12FITEM,2,23FITEM,2,16FITEM,2,21AL,P51XFLST,2,4,4FITEM,2,13FITEM,2,38FITEM,2,17FITEM,2,23AL,P51XFLST,2,4,4FITEM,2,14FITEM,2,33FITEM,2,18FITEM,2,38AL,P51XFLST,2,4,4FITEM,2,4FITEM,2,25FITEM,2,7FITEM,2,24AL,P51XFLST,2,4,4FIT

66、EM,2,5FITEM,2,26FITEM,2,8FITEM,2,25AL,P51XFLST,2,4,4FITEM,2,6FITEM,2,27FITEM,2,9FITEM,2,26AL,P51XFLST,2,4,4FITEM,2,8FITEM,2,29FITEM,2,10FITEM,2,28AL,P51XFLST,2,4,4FITEM,2,9FITEM,2,30FITEM,2,11FITEM,2,29AL,P51XFLST,2,4,4FITEM,2,11FITEM,2,32FITEM,2,15FITEM,2,31AL,P51XFLST,2,4,4FITEM,2,15FITEM,2,34FITE

67、M,2,19FITEM,2,33AL,P51XFLST,2,4,4FITEM,2,35FITEM,2,63FITEM,2,55FITEM,2,27AL,P51XFLST,2,4,4FITEM,2,55FITEM,2,79FITEM,2,56FITEM,2,30AL,P51XFLST,2,4,4FITEM,2,58FITEM,2,80FITEM,2,56FITEM,2,32AL,P51XFLST,2,4,4FITEM,2,58FITEM,2,81FITEM,2,62FITEM,2,34AL,P51XFLST,2,4,4FITEM,2,62FITEM,2,82FITEM,2,61FITEM,2,1

68、9AL,P51XFLST,2,4,4FITEM,2,18FITEM,2,61FITEM,2,65FITEM,2,39AL,P51XFLST,2,4,4FITEM,2,17FITEM,2,39FITEM,2,66FITEM,2,60AL,P51XFLST,2,4,4FITEM,2,16FITEM,2,60FITEM,2,95FITEM,2,59AL,P51XFLST,2,4,4FITEM,2,21FITEM,2,59FITEM,2,96FITEM,2,57AL,P51XFLST,2,4,4FITEM,2,20FITEM,2,57FITEM,2,74FITEM,2,48AL,P51XFLST,2,

69、4,4FITEM,2,36FITEM,2,64FITEM,2,91FITEM,2,63AL,P51XFLST,2,4,4FITEM,2,91FITEM,2,83FITEM,2,90FITEM,2,79AL,P51XFLST,2,4,4FITEM,2,90FITEM,2,84FITEM,2,89FITEM,2,80AL,P51XFLST,2,4,4FITEM,2,89FITEM,2,85FITEM,2,88FITEM,2,81AL,P51XFLST,2,4,4FITEM,2,88FITEM,2,86FITEM,2,87FITEM,2,82AL,P51XFLST,2,4,4FITEM,2,65FI

70、TEM,2,87FITEM,2,68FITEM,2,40AL,P51XFLST,2,4,4FITEM,2,66FITEM,2,40FITEM,2,67FITEM,2,92AL,P51XFLST,2,4,4FITEM,2,95FITEM,2,92FITEM,2,97FITEM,2,93AL,P51XFLST,2,4,4FITEM,2,96FITEM,2,93FITEM,2,98FITEM,2,94AL,P51XFLST,2,4,4FITEM,2,74FITEM,2,94FITEM,2,75FITEM,2,49AL,P51X!FLST,2,31,5,ORDE,2FITEM,2,1FITEM,2,-

71、31FLST,8,2,3FITEM,8,32FITEM,8,23VROTAT,P51X, , , , , ,P51X, ,theta, ,FLST,2,31,6,ORDE,2FITEM,2,1FITEM,2,-31VGLUE,P51X!FLST,5,10,6,ORDE,4！指定材料类型FITEM,5,1FITEM,5,-4FITEM,5,6FITEM,5,-11CM,_Y,VOLUVSEL, , , ,P51XCM,_Y1,VOLUCMSEL,S,_YCMSEL,S,_Y1VATT, 1, 1, 1, 0CMSEL,S,_YCMDELE,_YCMDELE,_Y1CM,_Y,VOLUVSEL,

72、, , , 5CM,_Y1,VOLUCMSEL,S,_YCMSEL,S,_Y1VATT, 2, 1, 2, 0CMSEL,S,_YCMDELE,_YCMDELE,_Y1FLST,5,10,6,ORDE,2FITEM,5,12FITEM,5,-21CM,_Y,VOLUVSEL, , , ,P51XCM,_Y1,VOLUCMSEL,S,_YCMSEL,S,_Y1VATT, 3, 1, 3, 0CMSEL,S,_YCMDELE,_YCMDELE,_Y1FLST,5,10,6,ORDE,2FITEM,5,22FITEM,5,-31CM,_Y,VOLUVSEL, , , ,P51XCM,_Y1,VOLU

73、CMSEL,S,_YCMSEL,S,_Y1VATT, 4, 2, 4, 0CMSEL,S,_YCMDELE,_YCMDELE,_Y1FLST,5,10,5,ORDE,10FITEM,5,101FITEM,5,104FITEM,5,107FITEM,5,110FITEM,5,113FITEM,5,116FITEM,5,120FITEM,5,122FITEM,5,125FITEM,5,128CM,_Y,AREAASEL, , , ,P51XCM,_Y1,AREACMSEL,S,_YCMSEL,S,_Y1AATT, 5, 3, 5, 0,CMSEL,S,_YCMDELE,_YCMDELE,_Y1!F

74、LST,5,8,4,ORDE,8！线网格划分，注意事项见附录FITEM,5,20FITEM,5,22FITEM,5,41FITEM,5,43FITEM,5,74FITEM,5,-75FITEM,5,152FITEM,5,180CM,_Y,LINELSEL, , , ,P51XCM,_Y1,LINECMSEL,_YLESIZE,_Y1, , ,dbj, , , , ,1FLST,5,18,4,ORDE,18FITEM,5,21FITEM,5,23FITEM,5,33FITEM,5,-34FITEM,5,38FITEM,5,46FITEM,5,50FITEM,5,54FITEM,5,73FITEM

75、,5,81FITEM,5,85FITEM,5,96FITEM,5,98FITEM,5,122FITEM,5,134FITEM,5,149FITEM,5,162FITEM,5,177CM,_Y,LINELSEL, , , ,P51XCM,_Y1,LINECMSEL,_YLESIZE,_Y1, , ,bhw, , , , ,1FLST,5,8,4,ORDE,8FITEM,5,31FITEM,5,-32FITEM,5,80FITEM,5,84FITEM,5,118FITEM,5,120FITEM,5,132FITEM,5,159CM,_Y,LINELSEL, , , ,P51XCM,_Y1,LINE

76、CMSEL,_YLESIZE,_Y1, , ,ouco, , , , ,1FLST,5,10,4,ORDE,9FITEM,5,28FITEM,5,-30FITEM,5,79FITEM,5,83FITEM,5,110FITEM,5,112FITEM,5,115FITEM,5,128FITEM,5,156CM,_Y,LINELSEL, , , ,P51XCM,_Y1,LINECMSEL,_YLESIZE,_Y1, , ,sdpd, , , , ,1FLST,5,12,4,ORDE,10FITEM,5,24FITEM,5,-27FITEM,5,63FITEM,5,-64FITEM,5,99FITEM

77、,5,101FITEM,5,104FITEM,5,107FITEM,5,125FITEM,5,153CM,_Y,LINELSEL, , , ,P51XCM,_Y1,LINECMSEL,_YLESIZE,_Y1, , ,tcbj, , , , ,1FLST,5,8,4,ORDE,8FITEM,5,14FITEM,5,18FITEM,5,65FITEM,5,68FITEM,5,72FITEM,5,76FITEM,5,140FITEM,5,168CM,_Y,LINELSEL, , , ,P51XCM,_Y1,LINECMSEL,_YLESIZE,_Y1, , ,wqs, , , , ,1FLST,5

78、,13,4,ORDE,13FITEM,5,6FITEM,5,9FITEM,5,11FITEM,5,15FITEM,5,19FITEM,5,82FITEM,5,86FITEM,5,108FITEM,5,116FITEM,5,119FITEM,5,123FITEM,5,137FITEM,5,165CM,_Y,LINELSEL, , , ,P51XCM,_Y1,LINECMSEL,_YLESIZE,_Y1, , ,sdps, , , , ,1FLST,5,8,4,ORDE,8FITEM,5,13FITEM,5,17FITEM,5,53FITEM,5,66FITEM,5,-67FITEM,5,69FI

79、TEM,5,143FITEM,5,172CM,_Y,LINELSEL, , , ,P51XCM,_Y1,LINECMSEL,_YLESIZE,_Y1, , ,wqx, , , , ,1FLST,5,9,4,ORDE,9FITEM,5,1FITEM,5,12FITEM,5,16FITEM,5,42FITEM,5,47FITEM,5,95FITEM,5,97FITEM,5,146FITEM,5,174CM,_Y,LINELSEL, , , ,P51XCM,_Y1,LINECMSEL,_YLESIZE,_Y1, , ,dihw, , , , ,1FLST,5,5,4,ORDE,5FITEM,5,5F

80、ITEM,5,8FITEM,5,10FITEM,5,105FITEM,5,111CM,_Y,LINELSEL, , , ,P51XCM,_Y1,LINECMSEL,_YLESIZE,_Y1, , ,sdpx, , , , ,1FLST,5,3,4,ORDE,3FITEM,5,4FITEM,5,7FITEM,5,100CM,_Y,LINELSEL, , , ,P51XCM,_Y1,LINECMSEL,_YLESIZE,_Y1, , ,tchw, , , , ,1FLST,5,35,4,ORDE,35FITEM,5,44FITEM,5,-45FITEM,5,51FITEM,5,-52FITEM,5

81、,70FITEM,5,-71FITEM,5,77FITEM,5,-78FITEM,5,102FITEM,5,-103FITEM,5,106FITEM,5,109FITEM,5,113FITEM,5,-114FITEM,5,117FITEM,5,121FITEM,5,124FITEM,5,127FITEM,5,130FITEM,5,133FITEM,5,136FITEM,5,139FITEM,5,142FITEM,5,145FITEM,5,148FITEM,5,151FITEM,5,155FITEM,5,158FITEM,5,161FITEM,5,164FITEM,5,167FITEM,5,17

82、0FITEM,5,173FITEM,5,176FITEM,5,179CM,_Y,LINELSEL, , , ,P51XCM,_Y1,LINECMSEL,_YLESIZE,_Y1, , ,hudu, , , , ,1FLST,5,20,4,ORDE,14FITEM,5,35FITEM,5,39FITEM,5,48FITEM,5,55FITEM,5,-62FITEM,5,126FITEM,5,129FITEM,5,131FITEM,5,135FITEM,5,138FITEM,5,141FITEM,5,144FITEM,5,147FITEM,5,150CM,_Y,LINELSEL, , , ,P51

83、XCM,_Y1,LINECMSEL,_YLESIZE,_Y1, , ,js, , , , ,1FLST,5,20,4,ORDE,14FITEM,5,36FITEM,5,40FITEM,5,49FITEM,5,87FITEM,5,-94FITEM,5,154FITEM,5,157FITEM,5,160FITEM,5,163FITEM,5,166FITEM,5,169FITEM,5,171FITEM,5,175FITEM,5,178CM,_Y,LINELSEL, , , ,P51XCM,_Y1,LINECMSEL,_YLESIZE,_Y1, , ,ys, , , , ,1!FLST,5,31,6,

84、ORDE,2！体网格划分FITEM,5,1FITEM,5,-31CM,_Y,VOLUVSEL, , , ,P51XCM,_Y1,VOLUCHKMSH,VOLUCMSEL,S,_YMSHAPE,0,3dMSHKEY,1VMESH,_Y1MSHKEY,0CMDELE,_YCMDELE,_Y1CMDELE,_Y2!FLST,5,10,5,ORDE,10！边界水网格划分FITEM,5,101FITEM,5,104FITEM,5,107FITEM,5,110FITEM,5,113FITEM,5,116FITEM,5,120FITEM,5,122FITEM,5,125FITEM,5,128CM,_Y,AR

85、EAASEL, , , ,P51XCM,_Y1,AREACHKMSH,AREACMSEL,S,_YMSHKEY,1AMESH,_Y1MSHKEY,0CMDELE,_YCMDELE,_Y1CMDELE,_Y2!CSYS,1！转换柱坐标系下!FLST,2,17436,1,ORDE,2！转换所有节点到柱坐标下FITEM,2,1FITEM,2,-17436NROTAT,P51X!NSEL,S,LOC,Y,0！加载边界约束条件DSYM,SYMM,Y,1NSEL,S,LOC,Y,45DSYM,SYMM,Y,1NSEL,S,LOC,X,0DSYM,SYMM,X,1! SAVE, loaddisp,db,D:

86、ANSYSFILESdocheqi Analisis!NSEL,S,LOC,Z,h1+h2-h6！加载电边界条件NSEL,R,LOC,X,0,r3CP,1,VOLT,ALL*GET,N1,NODE,NUM,MIND,N1,VOLT,voltvalueNSEL,S,LOC,Z,h1+h2+h3-h6NSEL,R,LOC,X,0,r3D,ALL,VOLT,0NSEL,ALL!FLST,2,10,5,ORDE,10！换能器与流体分界面的耦合FITEM,2,34FITEM,2,37FITEM,2,-38FITEM,2,42FITEM,2,46FITEM,2,55FITEM,2,62FITEM,2,65

87、FITEM,2,69FITEM,2,-70SFA,P51X, ,FSI!FINISH/SOL！解!*ANTYPE,3！谐响应分析!*!*HROPT,FULLHROUT,OFFLUMPM,0!*EQSLV,FRONT,1e-008,PSTRES,0!*FINISH/PREP7ALPHAD,0,BETAD,0,DMPRAT,0.05,！设衰减系数!*HARFRQ,8000,11000,！设分析频率范围NSUBST,12,！设分析频率范围分段数KBC,0!*FINISH/SOL！开始解! /STATUS,SOLUSOLVE附录附录1 分割线操作当由关键点联结成线后，进行下面操作Main MenuPr

88、eprocessorModelingOperateBooleansPartitionLines出现对话框。拣拾待分割的线线变颜色 。然后点击 OK，线被分割。2 删除线操作Main MenuPreprocessorModelingDeleteLines Only出现对话框。拣拾待删除的线线变颜色 。然后点击 OK，线被删除。3.换能器与流体分界面的耦合操作Main MenuPreprocessorLoadDefine LoadsApplyFluid/ANSYSField Surfaceon Areas出现对话框。拣拾换能器与流体分界面。点击OK 即可。 红色为换能器与流体分界面4 谐响应分析解

89、Main Menu SolutionAnalysis TypeNew Analysis出现对话框点击“Harmonic”， “OK”Main Menu SolutionAnalysis TypeAnalysis Options出现对话框在 “ Solutionmethod” 中 取 “ Full” ； 在 “ DOFprintoutformat” 中 ， 可 选“Amplitud+Phase”(也可选实部加虚部)，点击“OK” ，然后再次出现对话框 “Full HarmonicAnalysis”,直接点击“OK” 。Main Menu SolutionLoad Step OptsTime/Fr

90、equencFreq and Substep出现对话框在“Harmonic freq range”中填写分析频率的上下限；在 “Number of substeps”中填写上述频率范围内所分段数。Main Menu SolutionLoad Step OptsDamping出现对话框在对话框中一般选取“constant damping ratio”,空气中一般为 0.02，水中一般为 0.05.Main Menu SolutionSolvecurrent LS出现第一个对话框，点击“OK” ，接着出现第二个对话框，点击“yes”后，开始解，解完后，将给以提示。5 通过后处理得到发射响应Main

91、 MenuTime Hist postpro出现计算的频率范围点击对话框中绿色“+”号，出现对话框，拣拾水中某节点的相关数据，例如换能器前方轴线上边界水处节点的声压。点击对话框中节点声压，出现声压数据。在计算公式输入行输入发射响应级 SV 公式，由于边界水距离约为，又由于电极所加电压为1V，所以公式如对话框中所示。写完公式点击“ENTER” ，即可得到结果。如果还需计算换能器导纳，可继续运行“”参见后面文件，可出现相关数据。各数据号为所在行号：如频率为1，声压为 2, 发射响应级为 3，电荷为 4，导纳为 6如果还需计算自由场接收电压灵敏度级与频率的关系，可在公式输入行输入计算公式，然后电击“

92、ENTER” ，即可得到结果。 关于公式说明请见后面如果要得到导纳的实部与虚部，可在公式输入行输入计算公式，如命名实部为“RM” ，虚部命名为“RI” ，可分别可写公式RM REALMMHO，和公式RI IMAGMMHO点击“ENTER” 即可。但应注意：输入 IMAG 时，应先点击“INV” 。如果需要列表给出相关数据，进行下面操作：Main MenuTime Hist postproList Variables出现对话框将所需的变量号 3-发射电压灵敏度级， 6-导纳， 7-接收电压灵敏度级 填入， 然后点击 “OK” ，出现数据表。同样可列出 2-声压，4-45 度电极上电荷，5-45

93、度电极上流过的电流数据表如果需要以图的形式给出各量与频率的关系，进行操作：Main MenuTime Hist postproGraph variables出现对话框将所需的变量号填入，然后点击“ OK” ，出现变量与频率关系图。如：发射响应级与频率关系图。同样可给出导纳与频率关系图和接收电压灵敏度级与频率关系图，但是，要注意：接收电压灵敏度级的值是负的，这从“Time History Variables”表中计算结果可以看出，这里给出的是“振幅” 。上述命令流文件中，施加电负载时也可采用：NSEL,S,LOC,Z,h1+h2-h6NSEL,S,LOC,Z,h1+h2-h6！给压电材料外表加电

94、压NSEL,R,LOC,X,0,r3NSEL,R,LOC,X,0,r3CP,1,VOLT,ALLCP,1,VOLT,ALL*GET,N1,NODE,NUM,MIN*GET,N1,NODE,NUM,MIND,N1,VOLT,voltvalueD,N1,VOLT,voltvalue！给定一电极电压值！给定一电极电压值NSEL,S,LOC,Z,h1+h2+h3-h6NSEL,S,LOC,Z,h1+h2+h3-h6NSEL,R,LOC,X,0,r3NSEL,R,LOC,X,0,r3D,ALL,VOLT,0D,ALL,VOLT,0！给定另一电极电压值！给定另一电极电压值NSEL,ALLNSEL,ALLN

95、SEL,S,LOC,Z,h1+h2-h6为施加电压在下电极外表，其Z 方向的位置为 h1+h2-h6NSEL,R,LOC,X,0,r3为施加电压在下电极外表，其r 方向的位置为 0 到 r3CP,1,VOLT,ALL定义任意参考号 1 为所有节点电压*GET,N1,NODE,NUM,MIN N1=“所选择节点的最小编号”D,N1,VOLT,voltvalue在 N1 节点上施加电压 voltvalueNSEL,S,LOC,Z,h1+h2+h3-h6为施加电压在上电极外表， 其 Z 方向的位置为 h1+h2h3-h6NSEL,R,LOC,X,0,r3为施加电压在上电极外表，其r 方向的位置为 r

96、3D,ALL,VOLT,0在所有节点上施加电压0NSEL,ALL重新恢复到选择所有的节点。计算导纳MMHO继续运行下面程序：/POST26RFORCE,4,N1,AMPS存电极上的电荷到 N1 为第 4 个变量，PI2=(3.14159*2.)PROD,5,4,1,MHOS,PI2设第 5 个变量 MHOS 为 PI2 乘第 4 个变量再乘频率 第 1 个变量PROD，6，5， ， ，MMHO， ， ，8设第 6 个变量 MMHO 为第 5 个变量乘 8因电荷只计算了45PRVAR,6列表输出变量 6 与频率的关系数据可不要求FINISH计算接收电压灵敏度级公式MV SI C pr2prV2p

97、r12IfVIfVYf其中：MV 为接收电压灵敏度，SI 为发射电流灵敏度，C 为互易常数， p 为距发射换能器远场r 处的声压，V 为加到发射换能器上的电压，I 为加到发射换能器上的电流，为水的密度，f 为频率。这里，r=0.5m,10 kg /m,V=1v,所以，计算接收灵敏度级的公式简化为33SV 20logp/Y f120附附录：录：附录 1：下面给出与上面结构尺寸完全相同的换能器放在空气中，所得到的数据与图表，以便与水中结果进行比较。基频为 11728Hz 时模态变形图得到的导纳数据还可得到导纳实部“RMM”与虚部“IMM” 。得到的电荷与导纳数据导纳“模”与频率关系图导纳实部与虚部与频率关系图似乎反了！ ！ ！ 得到的导纳实部与虚部数据附录 2：划分网格注意事项为使计算结果正确，除远场水边界满足远场条件外，最后划分网格形成单元，要使单元的边长比波长小得多，一般来说，最好到达十分之一个波长，但是，划分网格过细，计算花费机时就要大大加长，因此，在初步分析时可考虑单元边长为六到八分之一个波长即可，最后要求确定的结果时，再将单元边长细化。另外， 如果分析的模型是轴对称情况， 在靠轴线的体中， r x 方向线段划分数应与 y方向线段划分数相同，否则，整体网格划分时将会出错或网格划分不规则，影响计算结果。