今天给大家分享一个压电支撑的流固耦合的计算案例。

案例描述：

下图是一个压电支撑的结构，我们需要分析压电支撑振幅与电源以及频率的关系曲线。

本案例的分析难点在于：

压电支撑结构模型简化及边界条件设定；

陶瓷片为压电材料，需要ANSYS耦合场单元（同时具有结构和电压自由度）、压电材料弹性矩阵和压电矩阵；

压电支撑工作在氟溴油中，属于典型的湿模态问题，需要对流体建模，定义流固耦合界面及流体参数；

如果考虑流体影响，流固耦合边界需要高密度网格，总体工作量和计算量很大。

针对这些难点，我们的解决方案如下：

压电陶瓷片选取ANSYS耦合场单元，设定KEYOPT既具有结构自由度，也具有电压自由度，压电材料采取经验数据（以前积累的数据）；

氟溴油对结构振动特性至关重要，不可简化，这里使用ANSYS流固耦合单元，定义流固耦合面，流畅最外再加Fluid129单元模拟无限远处，以模拟波向外的传播和反射；

模型为轴对称结构，因而选取ANSYS 2D轴对称单元解决。

最终生成如下模型：

共划分132662个单元，399009个节点，见下图网格

分别在两陶瓷片表面施加50V交流电

分析类型选择Harmonic，求解方法选择Full

载荷分析频率范围：0~6000Hz，阻尼比5%

计算结果：

谐响应分析计算结果

结构在0~6000Hz的频率范围内，位移-频率关系曲线如下图所示。

宝石轴承内径轴向位移（Y向）最大响应为1.5e-3mm，峰值频率为1570Hz，相位-89.916。

宝石轴承内径X方向位移-频率关系曲线如下图所示，最大位移5.36E-7mm,位移远小于Y向1.5E-3mm。

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