 |
مبدل پیزوالکتریک Tonpilz با پیچ پیش تنیده
معرفی
یک مبدل tonpilz، مانند آنچه در شکل 1 نشان داده شده است ، برای انتشار صدای فرکانس نسبتا کم و توان بالا استفاده می شود. این یکی از پیکربندی‌های مبدل محبوب برای کاربردهای سونار است. مبدل شامل حلقه های پیزوسرامیکی است که بین یک توده سر و یک توده دم روی هم قرار گرفته اند که توسط یک پیچ مرکزی به هم متصل می شوند. این مثال نشان می‌دهد که چگونه می‌توان اثر یک پیش‌تنش را در پیچ برای سطوح مختلف پیش‌بار پیچ‌ها گنجاند. یک مدل ساختاری به منظور ترکیب اثرات پیش تنیدگی بر روی مواد پیزوالکتریک حلقه ها تنظیم شده است. هندسه پیچ از کتابخانه های پارت وارد شده است. پاسخ فرکانسی مبدل برای تعیین پاسخ ساختاری و صوتی دستگاه مانند تغییر شکل، تنش‌ها، توان تابشی، سطح فشار صوت، منحنی پاسخ ولتاژ ارسال (TVR) و شاخص جهت‌گیری (DI) پرتو صوت مورد مطالعه قرار می‌گیرد. .
شکل 1: مبدل tonpilz. جرم سر آلومینیومی با خاکستری تیره، پیچ و مهره فولادی مرکزی و توده دم فولادی با خاکستری روشن و محرک پیزوستاک با چهار دیسک PZT-4 به رنگ سبز نشان داده شده است.
توجه: این برنامه هم به ماژول آکوستیک و هم به ماژول مکانیک سازه نیاز دارد.
نسخه مشابهی از این آموزش با عنوان مبدل پیزوالکتریک Tonpilz ، فقط در کتابخانه های کاربردی تحت ماژول آکوستیک موجود است. آن نسخه از آموزش هندسه کمی متفاوت را تجزیه و تحلیل می کند و تظاهر را در پیچ اجرا نمی کند و از این رو به ماژول مکانیک سازه نیاز ندارد. برای جزئیات بیشتر مربوط به تنظیمات سفارشی شده مختلف و متغیرهای تعریف شده توسط کاربر مورد استفاده در هر دو مدل مبدل tonpilz، توصیه می شود مستندات آموزش مبدل Piezoelectric Tonpilz را مطالعه کنید .
تعریف مدل
اصل کار اساسی در عملکرد این مبدل این است که یک سیگنال الکتریکی AC اعمال شده به محرک پیزواستک، ارتعاش در کل مبدل ایجاد می کند که به نوبه خود امواج صوتی را در سیال اطراف تولید می کند. بنابراین مدل سازی عملکرد مبدل نیاز به جفت کردن پدیده های الکتریکی، ساختاری و صوتی دارد.
در این آموزش ما به ویژه بر روی اجرای پیش تنیدگی در پیچ مرکزی مبدل و تنظیمات حل کننده مرتبط تاکید خواهیم کرد که به ما امکان می دهد اثر پیش تنیدگی را بر ویژگی های پاسخ فرکانسی مبدل مدل سازی کنیم.
پارامترهای مورد استفاده در این مدل در جدول 1 نشان داده شده است .
نام | اصطلاح | شرح |
put0 | 1000 [kg/m^3] | چگالی آب |
c0 | 1480 [m/s] | سرعت صدا در آب |
زوال | -500[m] | فاصله ارزیابی جهت |
Vrms | 1 [V] | ولتاژ درایو RMS |
V0 | sqrt(2)*Vrms | ولتاژ درایو صفر تا پیک |
f0min | 30 [کیلوهرتز] | حداقل فرکانس کاری |
f0max | 60 [کیلوهرتز] | حداکثر فرکانس کاری |
f0step | 0.5 [کیلوهرتز] | مرحله فرکانس |
F_pre | 3.1 [kN] | نیروی پیش تنش پیچ |
w_ شوری | 0.035 | شوری آب |
w_depth | 500[m] | عمق آب |
eta_struct | 0.01 | نسبت میرایی اجزای سازه |
پیاده سازی فیزیک
آکوستیک فشار، فیزیک عناصر مرزی برای حل معادله موج در حوزه آب استفاده می شود. فیزیک مکانیک جامدات بر روی تمام مواد ساختاری از جمله دیسک‌های PZT-4 حل شده است. فیزیک الکترواستاتیک بر روی دیسک های PZT-4 حل شده است. کوپلینگ های چندفیزیکی لازم برای مدل سازی این سیستم به عنوان گره های از پیش تعریف شده در زیر گره Multiphysics موجود هستند . این کوپلینگ ها عبارتند از:
مرز ساختار آکوستیک : این گره روی مرزهایی فعال است که در سطح مشترک حوزه آب و جرم سر مبدل قرار دارند. در این مرزها یک جفت دو طرفه به طور خودکار تنظیم می شود. فشار سیال ارزیابی شده توسط آکوستیک فشار، فیزیک عناصر مرزی به عنوان یک بار مکانیکی در فیزیک مکانیک جامدات اعمال می شود. علاوه بر این، جزء نرمال شتاب سازه به عنوان منبع صدا استفاده می شود.
اثر پیزوالکتریک : این گره فقط در حوزه‌های PZT-4 فعال است و معادلات مکانیک جامد و الکترواستاتیک حل شده در این حوزه‌ها را از طریق معادلات سازنده خطی که اثر پیزوالکتریک را با جفت کردن تنش‌ها و کرنش‌ها با میدان الکتریکی و جابجایی الکتریکی مدلسازی می‌کند، با هم جفت می‌کند.
تنظیمات مرزی
سطح منحنی بیرونی توده دم فولادی دارای یک شرایط بنیادی فنری با ثابت کل فنر 10000 [N/m] است . این بدان معنی است که مبدل به طور موثر در شرایط آزاد در محدوده عملکرد خود قرار دارد، زیرا فونداسیون فنری حالت های ترجمه را زیر 100 [Hz] ترک می کند. هر یک از دیسک های پیزو با یک سیگنال الکتریکی 1 ولت RMS برانگیخته می شوند.
جرم سر در معرض یک منطقه نیمه بی نهایت آب قرار می گیرد که توسط آکوستیک فشار، فیزیک عناصر مرزی نشان داده شده است. تلفات در حوزه سیال با استفاده از Ocean Attenuation داخلی موجود است.
آکوستیک فشار، فیزیک عناصر مرزی امکان محاسبه دامنه و فاز فشار صوتی و سطح فشار صوت (SPL) را در هر نقطه از فضای نیمه نامتناهی فراهم می‌کند. این فشار برای محاسبه TVR و DI استفاده می شود.
متغیرهای تعریف شده توسط کاربر مورد استفاده برای محاسبه ویژگی های مبدل در جدول 2 نشان داده شده است .
نام | اصطلاح | شرح |
زاکو | intop1(p)/intop1(pabe.iomega*(w+eps))/(rho0*c0) | امپدانس آکوستیک خاص |
pext_1 | at3_spatial(0,0,-1[m],pabe.p_t,’minc’) | فشار آکوستیک در 1 متر |
prms | sqrt(0.5*pext_1*conj(pext_1)) | فشار RMS در 1 متر |
TVR | 20*log10(prms/Vrms/1[uPa/V]) | پاسخ ولتاژ انتقال (TVR) |
pext_Zeval | at3_spatial(0,0,-Zeval,pabe.p_t,’minc’) | فشار آکوستیک در Zeval |
جلو | 0.5*pext_Zeval*conj(pext_Zeval)[Pa^2]/(rho0*c0) | شدت روی محور در Zeval |
Pto | -intop1(pabe.I_bndx*pabe.nx+pabe.I_bndy*pabe.ny+pabe.I_bndz*pabe.nz) | مجموع قدرت تابش شده |
عیسی | Ptot/(4*pi*Zeval^2) | میانگین شدت منبع تک قطبی در Zeval |
از جانب | Ifront/Iave | جهت گیری شدت |
از جانب | 10*log10 (از) | شاخص جهت دهی مبدل Tonpilz |
k0 | 2*pi*freq/c0 | عدد موج |
pzt_stress | F_pre/intop2 (1) | تنش فشاری اسمی در PZT |
مدلسازی پیچ با پرتنشن
هنگامی که یک پیچ بر روی دستگاهی برای بستن قطعات نصب می شود، با چرخاندن سر پیچ سفت می شود. به عنوان یک واکنش به فرآیند سفت کردن، یک نیروی پیش کششی توسط پیچ تجربه می شود. این نیرو یک پیش تنیدگی تولید می کند که به نگه داشتن پیچ در هنگام کار منظم دستگاه کمک می کند. این همچنین تضمین می کند که وقتی در حین کار دستگاه فشارهای اضافی در پیچ ایجاد می شود، نباید شل شود. توجه داشته باشید که سفت شدن پیچ همچنین باعث ایجاد تنش در اجزای اطراف از جمله مواد پیزوالکتریک می شود. به همین دلیل است که محاسبه نیروی پیش تنیدگی در پیچ تصویر دقیقی از توزیع پیش تنیدگی نه تنها در پیچ بلکه در کل دستگاه به ما می دهد.
خواص پیزوالکتریک معمولاً زمانی که ماده تحت فشار قرار می‌گیرد تغییر می‌کند و با تغییر مقدار تنش، مقدار برخی از ثابت‌های پیزوالکتریک تغییر می‌کند. برای این منظور از یک مدل ساختاری استفاده شده است. شکل مدل بر اساس نتایج تجربی است. این مدل از رویکردی شبیه به آنچه در Ref. 1 ، که در آن ثابت های پیزوالکتریک ماده به تنش پیش کشش نامی در ماده پیزوالکتریک بستگی دارد، همانطور که در رابطه 1 تعریف شده است .
(1)
در معادله 1 σ pzt تنش نامی پیش کشش در ماده پیزوالکتریک، F pre نیروی پیش تنش بولت و A pzt مساحت ماده پیزوالکتریک عمود بر محور پیچ است.
.
شکل 2: تغییر ثابت های پیزوالکتریک به عنوان تابعی از تنش پیش کشش نامی. مقادیر در تنش پیش کششی 50 مگاپاسکال نرمال می شوند.
شکل 2 تغییر خواص پیزوالکتریک ماده را به عنوان تابعی از تنش پیش کششی نامی ماده پیزوالکتریک نشان می دهد. مقادیر نشان داده شده در این منحنی عمومی هستند و به عنوان مثال در مدل گنجانده شده اند.
ماژول مکانیک سازه COMSOL یک ویژگی پیش تنیدگی پیچ را ارائه می دهد که می تواند برای اجرای پیش تنیدگی یا پیش تنیدگی مطلوب در اتصالات پیچ و مهره استفاده شود. می‌توانید هندسه پیچ را از کتابخانه‌های پارت وارد کنید. این هندسه های پیچ و مهره به روش خاصی ایجاد می شوند تا بتوانیم مستقیماً از ویژگی Bolt Pretension روی آنها استفاده کنیم. برای استفاده از این ویژگی باید سطح مقطعی از ساقه پیچ وجود داشته باشد. این سطح باید با گره فرعی انتخاب پیچ در زیر گره پیش تنیدگی بولت مرتبط شود. COMSOL یک معادله اضافی برای هر پیچ تنظیم می کند که پیش از تغییر شکل پیچ، نیروی پیش کششی و همچنین نیروی برشی در پیچ را محاسبه می کند. به عنوان مثال، در این مدل، با اعمال فشار 3.1 کیلونیوتن، ما یک پیش تغییر شکل 37 میکرومتر را دریافت می کنیم .
توجه داشته باشید که تغییر شکل در امتداد محور طولی پیچ در سطح اختصاص داده شده به زیرگره انتخاب پیچ ناپیوسته است اما تنش ها و کرنش ها پیوسته هستند. برای جزئیات بیشتر در مورد اجرای ویژگی پیش تنیدگی پیچ، می توانید به بخش مدل سازی پیچ های پیش تنیده در راهنمای کاربر ماژول مکانیک سازه مراجعه کنید .
در نتیجه پیش تنیدگی در دستگاه، اگر بخواهیم مشکل ارتعاشات را در حوزه فرکانس حل کنیم، باید این واقعیت را در نظر بگیریم که تغییرات هارمونیک تنش و سایر مقادیر فیزیکی در طول ارتعاش در بالای تنش بایاس استاتیکی اتفاق می‌افتد. . از این رو ما باید این مدل را با استفاده از یک رویکرد دو مرحله ای حل کنیم که در آن مرحله اول شامل حل توزیع تنش استاتیک با استفاده از مرحله مطالعه ثابت است. سپس راه حل این مرحله به عنوان نقطه خطی سازی برای حل مسئله ارتعاش در مرحله مطالعه اختلال دامنه فرکانس استفاده می شود .
توجه داشته باشید که این گردش کار فقط برای اختلالات کوچک در مورد راه حل استاتیک معتبر است. از این رو، تنها زمانی باید از این روش استفاده کنیم که بزرگی تنش و سایر کمیت های فیزیکی از مسئله حوزه فرکانس به طور قابل توجهی کوچکتر از بزرگی همان کمیت های به دست آمده از مسئله استاتیک باشد.
سیگنال ولتاژ AC اعمال شده به محرک پیزوستک با استفاده از عملگر ()linper مشخص می شود . این عملگر تضمین می کند که ورودی عددی فقط در مرحله اختلال دامنه فرکانس و نه در مرحله Stationary هنگام حل مدل استفاده می شود. علاوه بر این، هنگام حل مشکل ارتعاشات در حوزه فرکانس، شما فقط می خواهید تنش ایجاد شده در دستگاه در نتیجه عملکرد آن را در نظر بگیرید و از این رو نمی خواهید متغیر پیش تغییر شکل در پیچ را حل کنید. این امر با استفاده از مرحله مطالعه اختلال دامنه فرکانس تضمین می شود .
نتایج و بحث
شکل 3: جزء استاتیک z تنش در مبدل برای دو سطح فشار. برای تجسم بهتر از تغییر شکل اغراق‌آمیز استفاده شده است.
شکل 3 مولفه z تنش استاتیکی در مبدل را برای دو سطح پیش کشش پیچنشان می دهدتنش نسبتاً یکنواخت در ساقه پیچ است. توجه داشته باشید که بیشترین تنش عمدتاً در ساقه پیچ و در قسمت مرکزی توده سر آلومینیومی که مستقیماً در زیر پیچ قرار دارد ظاهر می شود.
شکل 4: جابجایی استاتیک مبدل برای سطوح مختلف فشار. برای تجسم بهتر از تغییر شکل اغراق‌آمیز استفاده شده است.
شکل 4 مولفه z جابجایی استاتیک در مبدل را برای سه سطح پیش کشش پیچنشان می دهدبه ناپیوستگی جابجایی ها از طریق ساقه پیچ و جابجایی کوچک اطراف جرم دم به دلیل شرایط مرزی بنیاد فنری توجه کنید .
شکل 5: نمودار فشار آکوستیک کل در حوزه آب را در 43 کیلوهرتز برای ادعای 4.4 کیلو نیوتن برش دهید.
شکل 5 فشار آکوستیک کل در حوزه آب را برای تحریک 43 کیلوهرتز نشان می دهد. توجه داشته باشید که مبدل در این فرکانس بیشتر به صورت صدایی همه جانبه عمل می کند.
شکل 6: نمودار برشی که تغییر در سطح فشار صوت (بر حسب دسی بل) در حوزه آب در فرکانس 43 کیلوهرتز را برای فشار 4.4 کیلونیوتن نشان می دهد.
شکل 5 سطح فشار صوت (SPL) را در حوزه آب برای تحریک 43 کیلوهرتز نشان می دهد. SPL در نزدیکی جرم سر مبدل بالاترین میزان است. تغییر در SPL در اطراف مبدل به فرکانس کاری و حالت غالبی که مبدل در آن ارتعاش می کند بستگی دارد.
شکل 7: تغییر در جابجایی دینامیکی مبدل بین 42 کیلوهرتز و 43 کیلوهرتز برای فشار 4.4 کیلو نیوتن.
شکل 7 تغییر شکل دینامیکی و جابجایی عمودی مبدل tonpilz را در تحریک 43 کیلوهرتز و 44 کیلوهرتز نشان می دهد. تغییر ناگهانی شکل تغییر شکل یافته برای این دو فرکانس نزدیک نشان دهنده یک حالت ساختاری است. جرم سر عمدتاً در امتداد محور خود شبیه به یک پیستون فلنج دار می لرزد.
شکل 8: توزیع پتانسیل الکتریکی در چهار دیسک PZT-4.
شکل 8 توزیع پتانسیل الکتریکی را از طریق ضخامت دیسک های PZT-4 نشان می دهد. دیسک‌های پیزوالکتریک به گونه‌ای روی هم چیده شده‌اند که دیسک‌های متناوب در امتداد جهت مخالف قرار می‌گیرند. این به ما امکان می دهد از یک ترمینال الکتریکی در رابط هر جفت دیسک استفاده کنیم و اثر تحریک پیزوالکتریک را در هر یک از دیسک ها در امتداد یک جهت بدست آوریم. وجود کرنش پیزوالکتریک در فاز در همه دیسک‌ها، تحریک را به حداکثر می‌رساند.
در این مدل دیسک های PZT-4 در حالت d 33 فعال می شوند . از این رو دو تا از دیسک ها در امتداد جهت Z قطب بندی شده اند در حالی که دو دیسک دیگر در امتداد جهت – Z قطب بندی شده اند . تعریف پیش فرض خواص مواد پیزوالکتریک در سیستم مختصات جهانی COMSOL به طور خودکار قطبش + Z ایجاد می کند . به منظور ایجاد یک قطبش – Z ، یک سیستم مختصات چرخشی تعریف شده توسط کاربر استفاده می شود. در این سیستم مختصات، زوایای اویلر به صورت α = 0، β = π و γ = 0 تنظیم می شود.
شکل 9: نمودار پاسخ فرکانس قدر مطلق، اجزای واقعی و خیالی امپدانس صوتی خاص در سطح مشترک بین جرم سر و آب برای یک ادعای 3.1 کیلونیوتن.
شکل 9 پاسخ فرکانسی امپدانس صوتی خاص سطح جرم سر که در معرض آب است را نشان می دهد.
شکل 10: پاسخ ولتاژ انتقال (TVR) به عنوان تابعی از فرکانس که در فاصله محوری 1 متر جلوتر از جرم سر به دست می آید و نسبت به 1 μ Pa/V برای دو سطح پیش کشش پیچ محاسبه می شود.
شکل 10 تغییر در TVR مبدل را به عنوان تابعی از فرکانس کاری نشان می دهد. ناحیه نسبتاً مسطح بالای 30 کیلوهرتز می تواند به ویژه برای کاربردهای سنجش مفید باشد.
شکل 11: پاسخ فرکانسی شاخص جهت دهی (DI) محاسبه شده در فاصله محوری 500 متر از جرم سر.
شکل 11 شاخص جهت دهی (DI) مبدل tonpilz (منحنی آبی) را نشان می دهد و آن را با DI یک پیستون فلنج دار (منحنی سبز) مقایسه می کند. دومی را می توان از بیان تحلیلی همانطور که در جدول 2 نشان داده شده است محاسبه کرد . توسط متغیر DI_fl_pist تعریف می شود . توجه داشته باشید که DI در بیشتر محدوده فرکانس بسیار شبیه به پیستون فلنجی است.
شکل 12: مجموع توان تابش شده از مبدل tonpilz در محدوده فرکانس کاری 1 کیلوهرتز تا 110 کیلوهرتز برای دو سطح پیش کشش پیچ.
شکل 12 کل توان تابشی را به عنوان تابعی از فرکانس کاری مبدل tonpilz نشان می دهد. توجه داشته باشید که اصلاح خواص پیزوالکتریک با پیش کشش در فرکانس تولید حداکثر توان و همچنین در شکل منحنی منعکس می شود.
شکل 13: امپدانس الکتریکی مطلق و زاویه آن برای دو سطح پیش کشش پیچ.
شکل 13 امپدانس الکتریکی مطلق و زاویه آن را برای دو سطح پیش کشش پیچ نشان می دهد. دو رزونانس اصلی به دلیل تغییر ناگهانی زاویه امپدانس الکتریکی کاملاً واضح هستند.
منابع
1. بو فو؛ تینگ لی ; Yongle Xie، “ تشخیص مبتنی بر مدل برای پیش استرس مبدل های لانگوین” کنفرانس بین المللی مدارات و سیستم های IEEE در مورد آزمایش و تشخیص ، 2009.
مسیر کتابخانه برنامه: Acoustics_Module/Piezoelectric_Devices /tonpilz_transducer_prestressed
دستورالعمل مدلسازی
از منوی File ، New را انتخاب کنید .
جدید
در پنجره جدید ، روی 
Model Wizard کلیک کنید .
Model Wizard کلیک کنید .مدل جادوگر
1 | در پنجره Model Wizard ، روی  3D کلیک کنید . |
2 | در درخت Select Physics ، Acoustics>Pressure Acoustics>Pressure Acoustics، Boundary Elements (pabe) را انتخاب کنید . |
3 | روی افزودن کلیک کنید . |
4 | در درخت Select Physics ، Structural Mechanics>Electromagnetics-Structure Interaction>Piezoelectricity>Piezoelectricity, Solid را انتخاب کنید . |
5 | روی افزودن کلیک کنید . |
6 |  روی مطالعه کلیک کنید . |
7 | در درخت مطالعه انتخاب ، مطالعات پیش‌فرض برای برخی از رابط‌های فیزیکی > تظاهر پیچ و مهره را انتخاب کنید . |
8 |  روی Done کلیک کنید . |
هندسه 1
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1) روی Geometry 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات هندسه ، بخش Units را پیدا کنید . |
3 | از لیست واحد طول ، میلی متر را انتخاب کنید . |
فایل حاوی پارامترهای مدل را وارد کنید.
تعاریف جهانی
پارامترهای 1
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Global Definitions روی Parameters 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای پارامترها ، بخش پارامترها را پیدا کنید . |
3 |  روی Load from File کلیک کنید . |
4 | به پوشه Application Libraries مدل بروید و روی فایل tonpilz_transducer_prestressed_parameters.txt دوبار کلیک کنید . |
هندسه 1
صفحه کار 1 (wp1)
1 | در نوار ابزار هندسه ، روی صفحه  کار کلیک کنید . |
هندسه مدلسازی بدین صورت است که ابتدا سطح مقطع را بر روی صفحه کار ترسیم می‌کنیم و سپس این مقطع را می‌چرخانیم تا هندسه سه بعدی به دست آید. پیچ مرکزی در مبدل بعداً از قسمت کتابخانه ها اضافه می شود.
2 | در پنجره تنظیمات برای صفحه کار ، قسمت تعریف هواپیما را پیدا کنید . |
3 | از لیست هواپیما ، xz-plane را انتخاب کنید . |
4 |  روی Show Work Plane کلیک کنید . |
صفحه کار 1 (wp1)> مستطیل 1 (r1)
1 | در نوار ابزار Work Plane ، روی  Rectangle کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Rectangle ، بخش Size and Shape را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن Width ، 6[mm] را تایپ کنید . |
4 | در قسمت متن ارتفاع ، 10[mm] را تایپ کنید . |
5 | قسمت Position را پیدا کنید . در قسمت نوشتار xw ، 2[mm] را تایپ کنید . |
6 | در قسمت متن yw ، 15[mm] را تایپ کنید . |
صفحه کار 1 (wp1)> مستطیل 2 (r2)
1 | در نوار ابزار Work Plane ، روی  Rectangle کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Rectangle ، بخش Size and Shape را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن Width ، 2[mm] را تایپ کنید . |
4 | در قسمت متن ارتفاع ، 8[mm] را تایپ کنید . |
5 | قسمت Position را پیدا کنید . در قسمت نوشتار xw ، 4[mm] را تایپ کنید . |
6 | در قسمت متن yw ، 7[mm] را تایپ کنید . |
7 | برای گسترش بخش لایه ها کلیک کنید . در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
نام لایه | ضخامت (میلی متر) |
لایه 1 | 2 |
لایه 2 | 2 |
لایه 3 | 2 |
صفحه کار 1 (wp1)> چند ضلعی 1 (pol1)
1 | در نوار ابزار Work Plane ، روی  Polygon کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات چند ضلعی ، بخش مختصات را پیدا کنید . |
3 | در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
XW (MM) | (میلی متر) است |
0 | -5[mm] |
0 | 5[mm] |
2[mm] | 5[mm] |
2[mm] | 7[mm] |
9[mm] | 7[mm] |
20[mm] | -3[mm] |
صفحه کار 1 (wp1)> درجه دوم Bézier 1 (qb1)
1 | در نوار ابزار Work Plane ، روی  More Primitives کلیک کنید و Quadratic Bézier را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Quadratic Bézier ، بخش Control Points را پیدا کنید . |
3 | در ردیف 1 xw را روی -20[mm] تنظیم کنید . |
4 | در ردیف 1 ، yw را روی -3[mm] تنظیم کنید . |
5 | در ردیف 2 ، yw را روی -5[mm] تنظیم کنید . |
6 | در ردیف 3 ، xw را روی 20[mm] تنظیم کنید . |
7 | در ردیف 3 ، yw را روی -3[mm] تنظیم کنید . |
صفحه کار 1 (wp1)> اتحادیه 1 (uni1)
1 | در نوار ابزار Work Plane ، روی  Booleans and Partitions کلیک کنید و Union را انتخاب کنید . |
2 | فقط اشیاء pol1 و qb1 را انتخاب کنید. |
صفحه کار 1 (wp1)> حذف نهادهای 1 (del1)
1 | در پنجره Model Builder ، روی Plane Geometry کلیک راست کرده و Delete Entities را انتخاب کنید . |
2 | در شی uni1 فقط مرزهای 1، 2 و 8 را انتخاب کنید. |
3 | در پنجره تنظیمات برای حذف نهادها ، روی  ساخت انتخاب شده کلیک کنید . |
چرخش 1 (rev1)
در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1)>Geometry 1 روی Work Plane 1 (wp1) کلیک راست کرده و Revolve را انتخاب کنید .
بلوک 1 (blk1)
1 | در نوار ابزار Geometry ، روی  Block کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Block ، بخش Size and Shape را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن Width ، 20[mm] را تایپ کنید . |
4 | در قسمت Depth text 20[mm] را تایپ کنید . |
5 | در قسمت متن ارتفاع ، 60[mm] را تایپ کنید . |
6 | قسمت Position را پیدا کنید . از لیست پایه ، مرکز را انتخاب کنید . |
7 | برای گسترش بخش لایه ها کلیک کنید . در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
نام لایه | ضخامت (میلی متر) |
لایه 1 | 30[mm] |
تقاطع 1 (int1)
1 | در نوار ابزار Geometry ، روی  Booleans and Partitions کلیک کنید و Intersection را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره Graphics کلیک کنید و سپس Ctrl+A را فشار دهید تا هر دو شی انتخاب شوند. |
3 | در پنجره تنظیمات برای تقاطع ، روی  Build Selected کلیک کنید . |
انتخاب دامنه و مرزی که در مدل استفاده خواهد شد ایجاد کنید.
آلومینیوم
1 | در نوار ابزار Geometry ، روی  Selections کلیک کنید و Explicit Selection را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای انتخاب صریح ، آلومینیوم را در قسمت نوشتار برچسب تایپ کنید . |
3 | در شی int1 فقط دامنه های 1 و 2 را انتخاب کنید. |
قطعه فولادی
1 | در نوار ابزار Geometry ، روی  Selections کلیک کنید و Explicit Selection را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای انتخاب صریح ، قسمت Steel را در قسمت متن برچسب تایپ کنید . |
3 | در شیء int1 ، فقط دامنه 3 را انتخاب کنید. |
4 | قسمت Resulting Selection را پیدا کنید . کادر انتخاب Keep را پاک کنید . |
5 | زیربخش انتخاب تجمعی را پیدا کنید . روی New کلیک کنید . |
6 | در کادر محاوره ای New Cumulative Selection ، در قسمت متن نام ، Steel را تایپ کنید . |
7 | روی OK کلیک کنید . |
+با میله های پیزو
1 | در نوار ابزار Geometry ، روی  Selections کلیک کنید و Explicit Selection را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای انتخاب صریح ، +Z poled Piezo را در قسمت نوشتار Label تایپ کنید . |
3 | در شیء int1 ، فقط دامنه‌های 4 و 6 را انتخاب کنید. |
انتخاب باید به این شکل باشد.
-با میله های پیزو
1 | در نوار ابزار Geometry ، روی  Selections کلیک کنید و Explicit Selection را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای انتخاب صریح ، -Z poled Piezo را در قسمت نوشتار Label تایپ کنید . |
3 | در شیء int1 ، فقط دامنه‌های 5 و 7 را انتخاب کنید. |
مرزهای زمینی
1 | در نوار ابزار Geometry ، روی  Selections کلیک کنید و Explicit Selection را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای انتخاب صریح ، مرزهای زمین را در قسمت متن برچسب تایپ کنید . |
3 | قسمت Entities to Select را پیدا کنید . از لیست سطح نهاد هندسی ، Boundary را انتخاب کنید . |
4 |  روی دکمه Wireframe Rendering در نوار ابزار Graphics کلیک کنید . |
5 | در شیء int1 ، فقط مرزهای 22، 23، 30، 31، 36، 37، 63، 67، 70، 90، 94 و 97 را انتخاب کنید. |
انتخاب باید به این شکل باشد.
مرزهای ولتاژ
1 | در نوار ابزار Geometry ، روی  Selections کلیک کنید و Explicit Selection را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای انتخاب صریح ، مرزهای ولتاژ را در قسمت متن برچسب تایپ کنید . |
3 | قسمت Entities to Select را پیدا کنید . از لیست سطح نهاد هندسی ، Boundary را انتخاب کنید . |
4 | در شیء int1 ، فقط مرزهای 26، 27، 34، 35، 65، 69، 92 و 96 را انتخاب کنید. |
مرزهای زیر آب
1 | در نوار ابزار Geometry ، روی  Selections کلیک کنید و Explicit Selection را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای انتخاب صریح ، مرزهای Submerged را در قسمت متن برچسب تایپ کنید . |
3 | قسمت Entities to Select را پیدا کنید . از لیست سطح نهاد هندسی ، Boundary را انتخاب کنید . |
4 | در شیء int1 ، فقط مرزهای 1-3، 8، 10، 56، 81، 111 و 113 را انتخاب کنید. |
مرزهای فونداسیون بهار
1 | در نوار ابزار Geometry ، روی  Selections کلیک کنید و Explicit Selection را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای انتخاب صریح ، مرزهای پایه Spring را در قسمت متن برچسب تایپ کنید . |
3 | قسمت Entities to Select را پیدا کنید . از لیست سطح نهاد هندسی ، Boundary را انتخاب کنید . |
4 | در شیء int1 ، فقط مرزهای 14، 15، 59 و 104 را انتخاب کنید. |
دامنه های پیزو
1 | در نوار ابزار Geometry ، روی  Selections کلیک کنید و Explicit Selection را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای انتخاب صریح ، Piezo Domains را در قسمت نوشتار Label تایپ کنید . |
3 | در شیء int1 ، فقط دامنه‌های 4-7 را انتخاب کنید. |
هندسه CAD یک پیچ ساده بدون رزوه از کتابخانه های پارت وارد شده است. پارامترهای طراحی پیچ برای قرار دادن پیچ در مبدل tonpilz تنظیم می شوند.
کتابخانه های بخش
1 | در نوار ابزار هندسه ، روی  قسمت‌ها کلیک کنید و قسمت کتابخانه‌ها را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره Part Libraries ، ماژول مکانیک سازه >پیچ و مهره>simple_bolt_no_thread را در درخت انتخاب کنید. |
3 |  روی افزودن به هندسه کلیک کنید . |
هندسه 1
پیچ ساده، بدون نخ 1 (pi1)
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1)>Geometry 1 روی Simple Bolt, No Thread 1 (pi1) کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای نمونه قسمت ، قسمت پارامترهای ورودی را پیدا کنید . |
3 | در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
نام | اصطلاح | ارزش | شرح |
hdia | 8 [mm] | 8 میلی متر | قطر سر |
hthic | 2[mm] | 2 میلی متر | ضخامت سر |
هند | 4[mm] | 4 میلی متر | قطر اسمی |
خرید می کند | 20[mm] | 20 میلی متر | طول پیچ |
4 | قسمت Position and Orientation of Output را پیدا کنید . سیستم مختصات را در بخش فرعی پیدا کنید . از لیست Work plane in part ، صفحه داخلی سر (wp1) را انتخاب کنید . |
5 | زیربخش Displacement را پیدا کنید . در قسمت متن zw ، 25 را تایپ کنید . |
6 | برای گسترش بخش Domain Selections کلیک کنید . در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
نام | نگاه داشتن | فیزیک | کمک به |
همه | √ | فولاد |
7 | برای گسترش بخش انتخاب مرزها کلیک کنید . در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
نام | نگاه داشتن | فیزیک | کمک به |
خارجی | √ | هیچ یک | |
ساق پا | √ | هیچ یک | |
سر، سطح آزاد | √ | هیچ یک | |
سر، سطح تماس | √ | هیچ یک | |
برش پیشانی | √ | √ | هیچ یک |
8 |  روی Build Selected کلیک کنید . |
روش نهایی‌سازی هندسه به Form an Assembly تغییر می‌کند تا اطمینان حاصل شود که پیچ چسبانده نشده یا محکم به قسمت‌های مجاور متصل نشده است.
مرزهای BEM مستثنی شده است
1 | در نوار ابزار Geometry ، روی  Selections کلیک کنید و Complement Selection را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای انتخاب مکمل ، Excluded BEM boundaries را در قسمت نوشتار Label تایپ کنید . |
3 | قسمت Geometric Entity Level را پیدا کنید . از لیست Level ، Boundary را انتخاب کنید . |
4 | قسمت Input Entities را پیدا کنید .  روی افزودن کلیک کنید . |
5 | در کادر محاوره‌ای افزودن ، در فهرست انتخاب‌ها برای معکوس کردن ، مرزهای زیرمجموعه را انتخاب کنید . |
6 | روی OK کلیک کنید . |
فرم اتحادیه (فین)
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1)>Geometry 1 روی Form Union (fin) کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات Form Union/Assembly ، بخش Form Union/Assembly را پیدا کنید . |
3 | از لیست Action ، Form an assembly را انتخاب کنید . |
4 | تیک Create imprints را انتخاب کنید . |
5 | در نوار ابزار Geometry ، روی  ساختن همه کلیک کنید . |
یک جفت هویت برای به دست آوردن تداوم محلول بین سطوح خارجی پیچ و سطوح دیگر موادی که آنها را لمس می کنند استفاده می شود. این تداوم در محلول برای انتهای پایین ساقه که به توده سر آلومینیومی پیچ شده و سطح پایین سر پیچ که بر روی توده دم فولادی قرار دارد، قابل استفاده است. سطح بیرونی ساقه باید از سوراخ توده دم بلغزد. بنابراین این مرزها باید با اصلاح جفت هویت پیش‌فرض ایجاد شده از جفت هویت حذف شوند.
مرزهای منبع
1 | در نوار ابزار Geometry ، روی  Selections کلیک کنید و Explicit Selection را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای انتخاب صریح ، Source Boundaries را در قسمت متن برچسب تایپ کنید . |
3 | قسمت Entities to Select را پیدا کنید . از لیست سطح نهاد هندسی ، Boundary را انتخاب کنید . |
4 | در باله شی ، فقط مرزهای 144، 145، 148، 153، 155، 156، 166، 176، 186، 189، 215، 219، 221، 225، 226، و 229 را انتخاب کنید. |
مرزهای مقصد
1 | در نوار ابزار Geometry ، روی  Selections کلیک کنید و Explicit Selection را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای انتخاب صریح ، Destination Boundaries را در قسمت نوشتاری Label تایپ کنید . |
3 | قسمت Entities to Select را پیدا کنید . از لیست سطح نهاد هندسی ، Boundary را انتخاب کنید . |
4 | در باله شی ، فقط مرزهای 50–55، 62، 66، 91، 92، 102، 107، 126، 129، 130 و 133 را انتخاب کنید. |
تعاریف
جفت مرز هویت 1 (ap1)
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1)>Definitions روی Identity Boundary Pair 1 (ap1) کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای جفت ، قسمت نوع جفت را پیدا کنید . |
3 | کادر کنترل دستی انتخاب ها و نوع جفت را انتخاب کنید . |
4 | قسمت Source Boundaries را پیدا کنید . از لیست Selection ، Source Boundaries را انتخاب کنید . |
5 | قسمت Destination Boundaries را پیدا کنید . از لیست انتخاب ، مرزهای مقصد را انتخاب کنید . |
ادغام 1 (در اول)
1 | در نوار ابزار تعاریف ، روی  Nonlocal Couplings کلیک کرده و Integration را انتخاب کنید . |
یک جفت ادغام غیرمحلی را در رابط ساختار صوتی تعریف کنید.
2 | در پنجره تنظیمات برای ادغام ، بخش انتخاب منبع را پیدا کنید . |
3 | از لیست سطح نهاد هندسی ، Boundary را انتخاب کنید . |
4 | از لیست انتخاب ، مرزهای فرورفته را انتخاب کنید . |
ادغام 2 (intop2)
1 | در نوار ابزار تعاریف ، روی  Nonlocal Couplings کلیک کرده و Integration را انتخاب کنید . |
این انتگرال فقط برای محاسبه تنش اسمی مواد پیزوالکتریک استفاده می شود.
2 | در پنجره تنظیمات برای ادغام ، بخش انتخاب منبع را پیدا کنید . |
3 | از لیست سطح نهاد هندسی ، Boundary را انتخاب کنید . |
4 |  روی Paste Selection کلیک کنید . |
5 | در کادر محاوره ای Paste Selection ، 36 37 84 116 را در قسمت متن Selection تایپ کنید . |
6 | روی OK کلیک کنید . |
ادغام 3 (intop3)
1 | در نوار ابزار تعاریف ، روی  Nonlocal Couplings کلیک کرده و Integration را انتخاب کنید . |
این انتگرال برای محاسبه مساحت معادل یک پیستون فلنجی استفاده می شود.
2 | در پنجره تنظیمات برای ادغام ، بخش انتخاب منبع را پیدا کنید . |
3 | از لیست سطح نهاد هندسی ، Boundary را انتخاب کنید . |
4 |  روی Paste Selection کلیک کنید . |
5 | در کادر محاوره‌ای Paste Selection ، عدد 6 را در قسمت متن انتخاب تایپ کنید . |
6 | روی OK کلیک کنید . |
به تعریف رابطه بین خواص مختلف ماده پیزوالکتریک و تنش اسمی ادامه دهید.
فاکتور c33
1 | در نوار ابزار تعاریف ، روی  Interpolation کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای درون یابی ، فاکتور c33 را در قسمت متن برچسب تایپ کنید . |
3 | قسمت Definition را پیدا کنید . در قسمت متن نام تابع ، c33_factor را تایپ کنید . |
4 | در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
تی | F(T) |
30 | 0.95 |
50 | 1 |
90 | 1.02 |
5 | بخش Interpolation و Extrapolation را پیدا کنید . از لیست Interpolation ، Piecewise cubic را انتخاب کنید . |
6 | قسمت Units را پیدا کنید . در جدول Argument تنظیمات زیر را وارد کنید: |
بحث و جدل | واحد |
تی | MPa |
7 | در جدول Function تنظیمات زیر را وارد کنید: |
تابع | واحد |
c33_factor | 1 |
عامل ضرر
1 | در نوار ابزار تعاریف ، روی  Interpolation کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات درون یابی ، Loss factor را در قسمت نوشتار Label تایپ کنید . |
3 | قسمت Definition را پیدا کنید . در قسمت متن نام تابع ، loss_factor را تایپ کنید . |
4 | در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
تی | F(T) |
30 | 1.25 |
50 | 1 |
90 | 0.7 |
5 | بخش Interpolation و Extrapolation را پیدا کنید . از لیست Interpolation ، Piecewise cubic را انتخاب کنید . |
6 | قسمت Units را پیدا کنید . در جدول Argument تنظیمات زیر را وارد کنید: |
بحث و جدل | واحد |
تی | MPa |
7 | در جدول Function تنظیمات زیر را وارد کنید: |
تابع | واحد |
ضریب_از دست دادن | 1 |
فاکتور d33
1 | در نوار ابزار تعاریف ، روی  Interpolation کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای درون یابی ، فاکتور d33 را در قسمت متن برچسب تایپ کنید . |
3 | قسمت Definition را پیدا کنید . در قسمت متن نام تابع ، d33_factor را تایپ کنید . |
4 | در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
تی | F(T) |
30 | 0.96 |
50 | 1 |
90 | 1.01 |
5 | بخش Interpolation و Extrapolation را پیدا کنید . از لیست Interpolation ، Piecewise cubic را انتخاب کنید . |
6 | قسمت Units را پیدا کنید . در جدول Argument تنظیمات زیر را وارد کنید: |
بحث و جدل | واحد |
تی | MPa |
7 | در جدول Function تنظیمات زیر را وارد کنید: |
تابع | واحد |
d33_factor | 1 |
متغیرهای 1
1 | در نوار ابزار تعاریف ، روی متغیرهای  محلی کلیک کنید . |
فایل حاوی تعاریف متغیر را وارد کنید. این متغیرها عمدتاً برای محاسبات پس پردازش استفاده خواهند شد.
2 | در پنجره تنظیمات برای متغیرها ، بخش متغیرها را پیدا کنید . |
3 |  روی Load from File کلیک کنید . |
4 | به پوشه Application Libraries مدل بروید و روی فایل tonpilz_transducer_prestressed_variables.txt دوبار کلیک کنید . |
مواد را اضافه کنید
1 | در نوار ابزار Home ، روی  Add Material کلیک کنید تا پنجره Add Material باز شود . |
2 | به پنجره Add Material بروید . |
3 | در درخت، Built-in>Water, liquid را انتخاب کنید . |
4 | کلیک راست کرده و Add to Component 1 (comp1) را انتخاب کنید . |
5 | در درخت، Built-in>Aluminium را انتخاب کنید . |
6 | کلیک راست کرده و Add to Component 1 (comp1) را انتخاب کنید . |
7 | در درخت، Built-in>Steel AISI 4340 را انتخاب کنید . |
8 | کلیک راست کرده و Add to Component 1 (comp1) را انتخاب کنید . |
9 | در درخت، Piezoelectric>Lead Zirconate Titanate (PZT-4) را انتخاب کنید . |
10 | کلیک راست کرده و Add to Component 1 (comp1) را انتخاب کنید . |
11 | در نوار ابزار Home ، روی  Add Material کلیک کنید تا پنجره Add Material بسته شود . |
مواد
آب، مایع (mat1)
1 | در پنجره تنظیمات برای مواد ، قسمت انتخاب موجودیت هندسی را پیدا کنید . |
2 | از لیست انتخاب ، همه فضای خالی را انتخاب کنید . |
آلومینیوم (mat2)
1 | در پنجره Model Builder ، روی آلومینیوم (mat2) کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای مواد ، قسمت انتخاب موجودیت هندسی را پیدا کنید . |
3 | از لیست انتخاب ، آلومینیوم را انتخاب کنید . |
فولاد AISI 4340 (mat3)
1 | در پنجره Model Builder ، روی Steel AISI 4340 (mat3) کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای مواد ، قسمت انتخاب موجودیت هندسی را پیدا کنید . |
3 | از لیست انتخاب ، فولاد را انتخاب کنید . |
سرب زیرکونات تیتانات (PZT-4) (mat4)
1 | در پنجره Model Builder ، روی Lead Zirconate Titanate (PZT-4) (mat4) کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای مواد ، قسمت انتخاب موجودیت هندسی را پیدا کنید . |
3 | از لیست انتخاب ، Piezo Domains را انتخاب کنید . |
آکوستیک فشار، عناصر مرزی (پایه)
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1) روی Acoustics Pressure , Boundary Elements (pabe) کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای آکوستیک فشار ، عناصر مرزی ، بخش انتخاب دامنه را پیدا کنید . |
3 | از لیست انتخاب ، همه فضای خالی را انتخاب کنید . |
4 | بخش تنظیمات سطح فشار صدا را پیدا کنید . از فهرست فشار مرجع برای فهرست سطح فشار صدا ، استفاده از فشار مرجع برای آب را انتخاب کنید . |
5 | برای گسترش بخش Symmetry/Infinite Boundary Condition کلیک کنید . از شرط لیست صفحه z = z 0 ، مرز سخت صدای متقارن/بی نهایت را انتخاب کنید . |
مرز 1 مستثنی شده
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Boundaries کلیک کنید و Excluded Boundary را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Excluded Boundary ، بخش Boundary Selection را پیدا کنید . |
3 | از فهرست Selection ، Excluded BEM boundaries را انتخاب کنید . |
آکوستیک فشار 1
1 | در پنجره Model Builder ، روی Pressure Acoustics 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای آکوستیک فشار ، بخش مدل آکوستیک فشار را پیدا کنید . |
3 | از لیست مدل Fluid ، Ocean attenuation را انتخاب کنید . |
4 | بخش ورودی مدل را پیدا کنید . در قسمت متن D ، w_depth را تایپ کنید . |
مکانیک جامدات (جامدات)
مواد پیزوالکتریک 1
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1)> Solid Mechanics (solid) روی مواد پیزوالکتریک 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای مواد پیزوالکتریک ، بخش انتخاب دامنه را پیدا کنید . |
3 | از لیست انتخاب ، +Z poled Piezo را انتخاب کنید . |
میرایی مکانیکی 1
در نوار ابزار Physics ، روی Attributes کلیک کنید و Mechanical Damping را انتخاب کنید .
Attributes کلیک کنید و Mechanical Damping را انتخاب کنید .مواد پیزوالکتریک 2
1 | روی Piezoelectric Material 1 کلیک راست کرده و Duplicate را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای مواد پیزوالکتریک ، بخش انتخاب دامنه را پیدا کنید . |
3 | از لیست انتخاب ، -Z poled Piezo را انتخاب کنید . |
یک سیستم چرخشی را تعریف کنید که برای قطب بندی دیسک های پیزوالکتریک قطبی -Z استفاده می شود.
تعاریف
سیستم چرخشی 2 (sys2)
1 | در نوار ابزار تعاریف ، روی  Coordinate Systems کلیک کرده و Rotated System را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Rotated System ، قسمت Rotation را پیدا کنید . |
3 | زیربخش زوایای اویلر (ZXZ) را پیدا کنید . در قسمت متن β ، pi را تایپ کنید . |
مکانیک جامدات (جامدات)
مواد پیزوالکتریک 2
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1)>Solid Mechanics (جامد) روی Piezoelectric Material 2 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای مواد پیزوالکتریک ، بخش انتخاب سیستم مختصات را پیدا کنید . |
3 | از لیست Coordinate system ، Rotated System 2 (sys2) را انتخاب کنید . |
بنیاد بهار 1
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Boundaries کلیک کنید و Spring Foundation را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Spring Foundation ، قسمت Boundary Selection را پیدا کنید . |
3 | از لیست انتخاب ، مرزهای پایه Spring را انتخاب کنید . |
4 | بخش Spring را پیدا کنید . از لیست نوع Spring ، ثابت کل فنر را انتخاب کنید . |
5 | در قسمت متن k tot ، 10000[N/m] را تایپ کنید . |
تظاهر پیچ 1
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Global کلیک کنید و Bolt Pretension را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات مربوط به Bolt Pretension ، قسمت Bolt Pretension را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن F p ، F_pre را تایپ کنید . |
انتخاب پیچ 1
1 | در پنجره Model Builder ، گره Bolt Pretension 1 را گسترش دهید ، سپس روی Bolt Selection 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای انتخاب پیچ ، قسمت انتخاب مرز را پیدا کنید . |
3 | از لیست انتخاب ، Pretension cut ( پیچ ساده، بدون نخ 1) را انتخاب کنید . |
تداوم 1a
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Pairs کلیک کنید و Continuity را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Continuity ، بخش انتخاب جفت را پیدا کنید . |
3 | در قسمت Pairs ، روی  افزودن کلیک کنید . |
4 | در کادر محاوره ای افزودن ، Identity Boundary Pair 1 (ap1) را در لیست Pairs انتخاب کنید . |
5 | روی OK کلیک کنید . |
مواد الاستیک خطی 1
در پنجره Model Builder ، روی Linear Elastic Material 1 کلیک کنید .
میرایی 1
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Attributes کلیک کنید و Damping را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره Settings for Damping ، بخش Damping Settings را پیدا کنید . |
3 | از لیست پارامترهای ورودی ، نسبت میرایی را انتخاب کنید . |
4 | در قسمت متن f 1 ، f0min را تایپ کنید . |
5 | در فیلد متنی ζ 1 ، eta_struct را تایپ کنید . |
6 | در قسمت متن f 2 ، f0max را تایپ کنید . |
7 | در فیلد متنی ζ 2 ، eta_struct را تایپ کنید . |
الکترواستاتیک (ES)
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1) روی Electrostatics (es) کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای الکترواستاتیک ، بخش انتخاب دامنه را پیدا کنید . |
3 | از لیست انتخاب ، Piezo Domains را انتخاب کنید . |
زمین 1
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Boundaries کلیک کنید و Ground را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای زمین ، قسمت انتخاب مرز را پیدا کنید . |
3 | از لیست انتخاب ، مرزهای زمینی را انتخاب کنید . |
ترمینال 1
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Boundaries کلیک کنید و Terminal را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای ترمینال ، قسمت انتخاب مرز را پیدا کنید . |
3 | از لیست انتخاب ، مرزهای ولتاژ را انتخاب کنید . |
4 | قسمت ترمینال را پیدا کنید . از لیست نوع ترمینال ، ولتاژ را انتخاب کنید . |
5 | در قسمت متنی V 0 ، linper(V0) را تایپ کنید . |
عملگر linper() تضمین می کند که ولتاژ V0 فقط در مرحله مطالعه اغتشاش حوزه فرکانس اعمال می شود و نه در طول آنالیز ثابت. اگر ماژول AC/DC دارید، می‌توانید کلیک راست کرده و ویژگی فرعی Harmonic Perturbation را اضافه کنید، که همین کار را انجام می‌دهد.
ویژگی multiphysics را بین حوزه های آکوستیک و ساختاری اضافه کنید.
چند فیزیک
مرز ساختار آکوستیک 1 (asb1)
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Multiphysics Couplings کلیک کنید و Boundary>Acoustic-Structure Boundary را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره Settings for Acoustic-Structure Boundary ، قسمت Boundary Selection را پیدا کنید . |
3 | از لیست انتخاب ، مرزهای فرورفته را انتخاب کنید . |
اصلاح مواد پیزوالکتریک برای در نظر گرفتن تغییرات خواص
مواد
سرب زیرکونات تیتانات (PZT-4) (با مدل سازنده)
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1)>Materials، روی Lead Zirconate Titanate (PZT-4) (mat4) کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات مواد ، سرب زیرکونات تیتانات (PZT-4) (با مدل سازنده) را در قسمت نوشتار Label تایپ کنید . |
3 | قسمت محتوای مواد را پیدا کنید . در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
ویژگی | متغیر | ارزش | واحد | گروه اموال |
ماتریس الاستیسیته، نماد Voigt | {cE11, cE12, cE22, cE13, cE23, cE33, cE14, cE24, cE34, cE44, cE15, cE25, cE35, cE45, cE55, cE16, cE26, cE36, cE6,cE46; cEij = cEji | {1.38999e+011[Pa],7.78366e+010[Pa],1.38999e+011[Pa],7.42836e+010[Pa],7.42836e+010[Pa],1.15412e+011[fa]*c (pzt_stress)، 0 [Pa]، 0 [Pa]، 0 [Pa]، 2.5641e+010 [Pa]، 0 [Pa]، 0 [Pa]، 0 [Pa]، 0 [Pa]، 2.5641e+ 010 [Pa]، 0 [Pa]، 0 [Pa]، 0 [Pa]، 0 [Pa]، 0 [Pa]، 3.0581e+010 [Pa]} | پا | فرم فشار استرس |
ماتریس جفت، نماد Voigt | {eES11، eES21، eES31، eES12، eES22، eES32، eES13، eES23، eES33، eES14، eES24، eES34، eES15، eES25، eES35، eES16، eES26، eES36} | {0[C/m^2]، 0[C/m^2]، -5.20279[C/m^2]، 0[C/m^2]، 0[C/m^2]، -5.20279[ C/m^2],0[C/m^2],0[C/m^2],15.0804[C/m^2]*d33_factor(pzt_stress),0[C/m^2],12.7179[ C/m^2],0[C/m^2],12.7179[C/m^2],0[C/m^2],0[C/m^2],0[C/m^2 ],0[C/m^2],0[C/m^2]} | C/m² | فرم فشار استرس |
ضریب اتلاف برای ماتریس کشسانی cE | eta_cE_iso ; eta_cEii = eta_cE_iso، eta_cEij = 0 | 0.01*factor_loss(pzt_stress) | 1 | فرم فشار استرس |
هندسه را مشبک کنید. یک مش چهاروجهی در حوزه جامد و آب درونی ایجاد کنید و یک مش جاروب شده در PML ایجاد کنید.
مش 1
نقشه برداری 1
1 | در نوار ابزار Mesh ، روی  Boundary کلیک کنید و Mapped را انتخاب کنید . |
2 | فقط مرزهای 3، 8، 22، 23، 70، 77، 97 و 109 را انتخاب کنید. |
اندازه
1 | در پنجره Model Builder ، روی Size کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای اندازه ، قسمت اندازه عنصر را پیدا کنید . |
3 | روی دکمه Custom کلیک کنید . |
4 | قسمت پارامترهای اندازه عنصر را پیدا کنید . در قسمت متن حداکثر اندازه عنصر ، 6[mm] را تایپ کنید . |
5 | در قسمت متن حداقل اندازه عنصر ، 1[mm] را تایپ کنید . |
6 | در قسمت متن Factor Curvature ، 0.3 را تایپ کنید . |
7 |  روی ساخت همه کلیک کنید . |
جارو 1
1 | در نوار ابزار Mesh ، روی  Swept کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Swept ، بخش انتخاب دامنه را پیدا کنید . |
3 | از لیست سطح نهاد هندسی ، دامنه را انتخاب کنید . |
4 | فقط دامنه های 1 و 4-7 را انتخاب کنید. |
توزیع 1
1 | روی Swept 1 کلیک راست کرده و Distribution را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای توزیع ، بخش انتخاب دامنه را پیدا کنید . |
3 | از لیست انتخاب ، Piezo Domains را انتخاب کنید . |
4 | بخش توزیع را پیدا کنید . در فیلد متنی Number of element ، 2 را تایپ کنید . |
چهار وجهی رایگان 1
در نوار ابزار Mesh ، روی Free Tetrahedral کلیک کنید .
Free Tetrahedral کلیک کنید .سایز 1
1 | روی Free Tetrahedral 1 کلیک راست کرده و Size را انتخاب کنید . |
یک تنظیم مش را روی مرزهای مقصد جفت هویت اعمال کنید به طوری که مش روی این سطوح تا حدودی ظریفتر از مش روی مرزهای منبع جفت هویت باشد.
2 | در پنجره تنظیمات برای اندازه ، قسمت انتخاب موجودیت هندسی را پیدا کنید . |
3 | از لیست سطح نهاد هندسی ، Boundary را انتخاب کنید . |
4 | از لیست انتخاب ، مرزهای زمینی را انتخاب کنید . |
5 |  روی ساخت همه کلیک کنید . |
مطالعه 1
اختلال دامنه فرکانس
1 | در نوار ابزار مطالعه ، روی  Study Steps کلیک کنید و Frequency Domain> Frequency Domain Perturbation را انتخاب کنید . |
مرحله پیش تنیدگی پیچ تأثیر فشار در پیچ را حل می کند. این یک مرحله ثابت است و مشکل آکوستیک را حل نمی کند – این را می توان از علامت تعجب نارنجی کوچک در کنار آکوستیک در بخش انتخاب فیزیک و متغیرها مشاهده کرد . مرحله اغتشاش دامنه فرکانس، تمام فیزیک ها از جمله اثر القای انقباض پیچ را حل می کند.
2 | در پنجره تنظیمات برای اختلال دامنه فرکانس ، بخش تنظیمات مطالعه را پیدا کنید . |
3 | از لیست واحد فرکانس ، kHz را انتخاب کنید . |
4 | در قسمت متن فرکانس ، محدوده 1 2 5 10 20 (f0min,f0step,f0max) را تایپ کنید . |
مطمئن شوید که چک باکس Include geometric nonlinearity را انتخاب کنید – اگر انتخاب نشده باشد، اثر پیش تنیدگی به عنوان نقطه خطی سازی برای مطالعه حوزه فرکانس در نظر گرفته نمی شود.
5 | زیربخش مقادیر نقطه خطی سازی را پیدا کنید . تیک Include geometric nonlinearity را انتخاب کنید . |
مرحله 1: تعدیل پیچ و مهره
1 | در پنجره Model Builder ، روی Step 1: Bolt Pretension کلیک کنید . |
2 | در پنجره Settings for Bolt Pretension ، قسمت Physics and Variables Selection را پیدا کنید . |
3 | در جدول، کادر حل برای فشار آکوستیک، عناصر مرزی (pabe) را پاک کنید . |
4 | در جدول، چارگوش حل برای مرز آکوستیک ساختار 1 ( asb1) را پاک کنید . |
جاروی پارامتریک
1 | در نوار ابزار مطالعه ، روی  پارامتر Sweep کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای جابجایی پارامتری ، بخش تنظیمات مطالعه را پیدا کنید . |
3 |  روی افزودن کلیک کنید . |
4 | در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
نام پارامتر | لیست مقادیر پارامتر | واحد پارامتر |
F_pre (نیروی پیش تنیدگی پیچ) | 1.9 4.4 | kN |
5 | در پنجره Model Builder ، روی Study 1 کلیک کنید . |
6 | در پنجره تنظیمات برای مطالعه ، قسمت تنظیمات مطالعه را پیدا کنید . |
7 | تیک Generate defaults defaults را پاک کنید . |
8 | در نوار ابزار مطالعه ،  روی محاسبه کلیک کنید . |
دستورالعمل های زیر نحوه ایجاد نمودارهای نشان داده شده در بخش نتایج را شرح می دهد .
نتایج
شبکه سه بعدی 1
1 | در پنجره Model Builder ، گره Results را گسترش دهید . |
2 | روی Results>Datasets کلیک راست کرده و More 3D Datasets>Grid 3D را انتخاب کنید . |
3 | در پنجره تنظیمات برای Grid 3D ، قسمت Data را پیدا کنید . |
4 | از فهرست مجموعه داده ، مطالعه 1/ راه حل های پارامتریک 1 (sol3) را انتخاب کنید . |
5 | قسمت Parameter Bounds را پیدا کنید . زیربخش First Parameter را پیدا کنید . در قسمت حداقل متن، -50[mm] را تایپ کنید . |
6 | در قسمت Maximum text عدد 0 را تایپ کنید . |
7 | زیربخش دوم پارامتر را پیدا کنید . در قسمت حداقل متن، -50[mm] را تایپ کنید . |
8 | در قسمت حداکثر متن، 50[mm] را تایپ کنید . |
9 | زیربخش سوم پارامتر را پیدا کنید . در قسمت حداکثر متن، -150[mm] را تایپ کنید . |
10 | برای گسترش بخش Grid کلیک کنید . در قسمت متن با وضوح x ، 40 را تایپ کنید . |
11 | در قسمت متن با وضوح y ، 80 را تایپ کنید . |
12 | در قسمت متن وضوح z ، 120 را تایپ کنید . |
13 |  روی Plot کلیک کنید . |
استرس استاتیک ناشی از تظاهر
1 | در نوار ابزار نتایج ، روی  3D Plot Group کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات گروه طرح سه بعدی ، Static Stress را از Pretension در قسمت نوشتار Label تایپ کنید . |
3 | قسمت Data را پیدا کنید . از فهرست مجموعه داده ، مطالعه 1/ راه حل های پارامتریک 1 (sol3) را انتخاب کنید . |
4 | برای گسترش بخش عنوان کلیک کنید . از لیست نوع عنوان ، Label را انتخاب کنید . |
5 | قسمت Plot Settings را پیدا کنید . کادر بررسی لبه های مجموعه داده Plot را پاک کنید . |
6 | قسمت Color Legend را پیدا کنید . تیک Show units را انتخاب کنید . |
جلد 1
1 | روی Static Stress از Pretension کلیک راست کرده و Volume را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای حجم ، بخش Expression را پیدا کنید . |
3 | در قسمت Expression text solid.sz را تایپ کنید . |
4 | از لیست واحد ، MPa را انتخاب کنید . |
5 | از لیست عبارت ارزیابی شده ، گزینه Static solution را انتخاب کنید . |
6 | برای گسترش بخش Range کلیک کنید . تیک گزینه Manual color range را انتخاب کنید . |
7 | در قسمت حداقل متن، -100 را تایپ کنید . |
8 | در قسمت Maximum text عدد 400 را تایپ کنید . |
فیلتر 1
1 | روی جلد 1 کلیک راست کرده و Filter را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای فیلتر ، قسمت انتخاب عنصر را پیدا کنید . |
3 | در قسمت عبارت Logical for inclusion متن، x>-0.01[mm] را تایپ کنید . |
تغییر شکل 1
1 | در پنجره Model Builder ، روی Volume 1 کلیک راست کرده و Deformation را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای تغییر شکل ، بخش Expression را پیدا کنید . |
3 | از لیست عبارت ارزیابی شده ، گزینه Static solution را انتخاب کنید . |
4 | قسمت Scale را پیدا کنید . |
5 | تیک گزینه Scale factor را انتخاب کنید . در فیلد متن مرتبط، 120 را تایپ کنید . |
خط 1
1 | در پنجره Model Builder ، روی Static Stress از Pretension کلیک راست کرده و Line را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات خط ، بخش Expression را پیدا کنید . |
3 | در قسمت Expression text 0 را تایپ کنید . |
4 | از لیست عبارت ارزیابی شده ، گزینه Static solution را انتخاب کنید . |
5 | برای گسترش بخش عنوان کلیک کنید . از لیست نوع عنوان ، هیچکدام را انتخاب کنید . |
6 | قسمت Coloring and Style را پیدا کنید . از لیست Coloring ، Uniform را انتخاب کنید . |
7 | از لیست رنگ ، سیاه را انتخاب کنید . |
8 | برای گسترش بخش Inherit Style کلیک کنید . از لیست Plot ، جلد 1 را انتخاب کنید . |
9 | تیک Color را پاک کنید . |
10 | کادر انتخاب Color and data range را پاک کنید . |
تغییر شکل 1
در پنجره Model Builder ، در قسمت Results>Static Stress from Pretension>Volume 1 روی Deformation 1 کلیک راست کرده و Copy را انتخاب کنید .
تغییر شکل 1
در پنجره Model Builder ، روی Line 1 کلیک راست کرده و Paste Deformation را انتخاب کنید .
فیلتر 1
در پنجره Model Builder ، در Results>Static Stress from Pretension>Volume 1 روی Filter 1 کلیک راست کرده و Copy را انتخاب کنید .
فیلتر 1
1 | در پنجره Model Builder ، روی خط 1 کلیک راست کرده و Paste Filter را انتخاب کنید . |
اکنون از طریق نیروی پیش تنیدگی حلقه بزنید تا نتایج را در شکل 3 بازتولید کنید .
تغییر شکل ایستا از تظاهر
1 | در پنجره Model Builder ، روی Filter 1 کلیک راست کرده و Duplicate را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره Model Builder ، روی Static Stress از Pretension 1 کلیک کنید . |
3 | در پنجره تنظیمات برای گروه طرح سه بعدی ، Static Deformation from Pretension را در قسمت نوشتار Label تایپ کنید . |
جلد 1
1 | در پنجره Model Builder ، روی جلد 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای حجم ، بخش Expression را پیدا کنید . |
3 | در قسمت Expression text، w را تایپ کنید . |
4 | قسمت Range را پیدا کنید . در قسمت حداقل متن، -0.015 را تایپ کنید . |
5 | در قسمت حداکثر متن، 0.025 را تایپ کنید . |
6 | در نوار ابزار Static Deformation from Pretension ، روی  Plot کلیک کنید . |
اکنون از طریق نیروی پیش تنیدگی حلقه بزنید تا نتایج در شکل 4 بازتولید شود .
فشار آکوستیک
1 | در نوار ابزار صفحه اصلی ، روی  Add Plot Group کلیک کنید و 3D Plot Group را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای گروه طرح سه بعدی ، فشار صوتی را در قسمت نوشتار برچسب تایپ کنید . |
3 | قسمت Data را پیدا کنید . از لیست Dataset ، Grid 3D 1 را انتخاب کنید . |
4 | از لیست مقدار پارامتر (فرکانس (کیلوهرتز)) ، 43 را انتخاب کنید . |
5 | قسمت Plot Settings را پیدا کنید . کادر بررسی لبه های مجموعه داده Plot را پاک کنید . |
چند برش 1
1 | در نوار ابزار فشار صوتی ، روی  More Plots کلیک کنید و Multislice را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Multislice ، بخش Multiplane Data را پیدا کنید . |
3 | زیربخش x-planes را پیدا کنید . از لیست روش ورود ، Coordinates را انتخاب کنید . |
4 | در قسمت متن مختصات ، 0 را تایپ کنید . |
5 | قسمت Coloring and Style را پیدا کنید .  روی تغییر جدول رنگ کلیک کنید . |
6 | در کادر محاوره ای جدول رنگ ، Wave>Wave را در درخت انتخاب کنید. |
7 | روی OK کلیک کنید . |
8 | در پنجره تنظیمات برای Multislice ، بخش Coloring and Style را پیدا کنید . |
9 | از لیست مقیاس ، خطی متقارن را انتخاب کنید . |
10 | در نوار ابزار فشار صوتی ، روی  Plot کلیک کنید . |
11 |  روی دکمه Zoom Extents در نوار ابزار Graphics کلیک کنید . |
خط 1
1 | در پنجره Model Builder ، روی Acoustic Pressure راست کلیک کرده و Line را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات خط ، بخش داده را پیدا کنید . |
3 | از فهرست مجموعه داده ، مطالعه 1/ راه حل های پارامتریک 1 (sol3) را انتخاب کنید . |
4 | از لیست پارامترهای راه حل ، از والدین را انتخاب کنید . |
5 | قسمت Expression را پیدا کنید . در قسمت Expression text 0 را تایپ کنید . |
6 | قسمت عنوان را پیدا کنید . از لیست نوع عنوان ، هیچکدام را انتخاب کنید . |
7 | قسمت Coloring and Style را پیدا کنید . از لیست Coloring ، Uniform را انتخاب کنید . |
8 | از لیست رنگ ، سیاه را انتخاب کنید . |
9 | در نوار ابزار فشار صوتی ، روی  Plot کلیک کنید . |
سطح 1
1 | روی Acoustic Pressure کلیک راست کرده و Surface را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Surface ، بخش Data را پیدا کنید . |
3 | از فهرست مجموعه داده ، مطالعه 1/ راه حل های پارامتریک 1 (sol3) را انتخاب کنید . |
4 | از لیست پارامترهای راه حل ، از والدین را انتخاب کنید . |
5 | قسمت Expression را پیدا کنید . در قسمت متن Expression ، pabe.p_t_bnd را تایپ کنید . |
6 | برای گسترش بخش Inherit Style کلیک کنید . از لیست Plot ، Multislice 1 را انتخاب کنید . |
7 | در نوار ابزار فشار صوتی ، روی  Plot کلیک کنید . |
نمودار باید مانند شکل 5 باشد .
سطح فشار صوت
1 | روی Acoustic Pressure کلیک راست کرده و Duplicate را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای گروه طرح سه بعدی ، سطح فشار صدا را در قسمت نوشتار برچسب تایپ کنید . |
چند برش 1
1 | در پنجره Model Builder ، گره Results>Sound Pressure Level را گسترش دهید ، سپس روی Multislice 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Multislice ، بخش Expression را پیدا کنید . |
3 | در فیلد متن Expression ، pabe.Lp را تایپ کنید . |
4 | قسمت Coloring and Style را پیدا کنید .  روی تغییر جدول رنگ کلیک کنید . |
5 | در کادر محاوره ای Color Table ، Rainbow>Rainbow را در درخت انتخاب کنید. |
6 | روی OK کلیک کنید . |
7 | در پنجره تنظیمات برای Multislice ، بخش Coloring and Style را پیدا کنید . |
8 | از لیست مقیاس ، خطی را انتخاب کنید . |
9 | در نوار ابزار Sound Pressure Level ، روی  Plot کلیک کنید . |
سطح 1
1 | در پنجره Model Builder ، روی Surface 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Surface ، بخش Expression را پیدا کنید . |
3 | در قسمت Expression text، pabe.Lp_bnd را تایپ کنید . |
4 | در نوار ابزار Sound Pressure Level ، روی  Plot کلیک کنید . |
نمودار باید مانند شکل 6 باشد .
ولتاژ
1 | در نوار ابزار صفحه اصلی ، روی  Add Plot Group کلیک کنید و 3D Plot Group را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای گروه طرح سه بعدی ، Voltage را در قسمت متن برچسب تایپ کنید . |
3 | قسمت Data را پیدا کنید . از فهرست مجموعه داده ، مطالعه 1/ راه حل های پارامتریک 1 (sol3) را انتخاب کنید . |
4 | برای گسترش بخش انتخاب کلیک کنید . از لیست سطح نهاد هندسی ، دامنه را انتخاب کنید . |
5 | از لیست انتخاب ، Piezo Domains را انتخاب کنید . |
جلد 1
1 | روی Voltage کلیک راست کرده و Volume را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای حجم ، بخش Expression را پیدا کنید . |
3 | در قسمت Expression text، V را تایپ کنید . |
فیلتر 1
1 | روی جلد 1 کلیک راست کرده و Filter را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای فیلتر ، قسمت انتخاب عنصر را پیدا کنید . |
3 | در قسمت عبارت Logical for inclusion متن، x>-0.01[mm] را تایپ کنید . |
4 | در نوار ابزار Voltage ، روی  Plot کلیک کنید . |
نمودار باید مانند شکل 8 باشد .
تغییر شکل دینامیکی
1 | در پنجره Model Builder ، روی Static Deformation from Pretension کلیک راست کرده و Duplicate را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره Model Builder ، روی Static Deformation from Pretension 1 کلیک کنید . |
3 | در پنجره تنظیمات برای گروه طرح سه بعدی ، تغییر شکل پویا را در قسمت نوشتار برچسب تایپ کنید . |
جلد 1
1 | در پنجره Model Builder ، روی جلد 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای حجم ، بخش Expression را پیدا کنید . |
3 | از عبارت ارزیابی شده برای لیست، اختلال هارمونیک را انتخاب کنید . |
4 | قسمت Range را پیدا کنید . کادر تیک Manual color range را پاک کنید . |
تغییر شکل 1
1 | در پنجره Model Builder ، گره Volume 1 را گسترش دهید ، سپس روی Deformation 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای تغییر شکل ، بخش Expression را پیدا کنید . |
3 | از عبارت ارزیابی شده برای لیست، اختلال هارمونیک را انتخاب کنید . |
4 | قسمت Scale را پیدا کنید . چک باکس Scale factor را پاک کنید . |
تغییر شکل 1
1 | در پنجره Model Builder ، گره Results>Dynamic Deformation>Line 1 را گسترش دهید ، سپس روی Deformation 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای تغییر شکل ، بخش Expression را پیدا کنید . |
3 | از عبارت ارزیابی شده برای لیست، اختلال هارمونیک را انتخاب کنید . |
برای بازتولید نتایج در شکل 7، فرکانس ها را حلقه بزنید .
امپدانس آکوستیک خاص
1 | در نوار ابزار صفحه اصلی ، روی  Add Plot Group کلیک کنید و 1D Plot Group را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره Settings for 1D Plot Group ، Specific Acoustic Impedance را در قسمت نوشتاری Label تایپ کنید . |
3 | قسمت Data را پیدا کنید . از فهرست مجموعه داده ، مطالعه 1/ راه حل های پارامتریک 1 (sol3) را انتخاب کنید . |
4 | از لیست انتخاب پارامتر (F_pre) ، از لیست را انتخاب کنید . |
5 | در لیست مقادیر پارامتر (F_pre (kN)) ، 4.4 را انتخاب کنید . |
6 | برای گسترش بخش عنوان کلیک کنید . از لیست نوع عنوان ، Label را انتخاب کنید . |
7 | قسمت Plot Settings را پیدا کنید . |
8 | چک باکس x-axis label را انتخاب کنید . در قسمت متن مرتبط، f (kHz) را تایپ کنید . |
9 | کادر بررسی برچسب محور y را انتخاب کنید . در قسمت متن مرتبط، Z/(\rho c) را تایپ کنید . |
10 | قسمت Legend را پیدا کنید . از لیست موقعیت ، سمت چپ بالا را انتخاب کنید . |
جهانی 1
1 | روی Specific Acoustic Impedance کلیک راست کرده و Global را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای جهانی ، بخش y-Axis Data را پیدا کنید . |
3 | در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
اصطلاح | واحد | شرح |
abs (زاکو) | 1 | |
واقعی (زاکو) | 1 | |
تصویر (زاکو) | 1 |
4 | برای گسترش بخش Legends کلیک کنید . از فهرست Legends ، Manual را انتخاب کنید . |
5 | در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
افسانه ها |
قدر مطلق |
بخش واقعی |
قسمت خیالی |
6 | قسمت x-Axis Data را پیدا کنید . از لیست Parameter ، Expression را انتخاب کنید . |
7 | در قسمت Expression text، freq را تایپ کنید . |
8 | از لیست واحد ، kHz را انتخاب کنید . |
9 | برای گسترش بخش Coloring and Style کلیک کنید . از لیست Width ، 2 را انتخاب کنید . |
10 | زیربخش Line style را پیدا کنید . از لیست خط ، چرخه را انتخاب کنید . |
11 | در نوار ابزار Specific Acoustic Impedance ، روی  Plot کلیک کنید . |
نمودار باید مانند شکل 9 باشد .
پاسخ ولتاژ انتقال (TVR)
1 | در پنجره Model Builder ، روی Specific Acoustic Impedance کلیک راست کرده و Duplicate را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای گروه طرح 1 بعدی ، پاسخ ولتاژ انتقال (TVR) را در قسمت نوشتار برچسب تایپ کنید . |
3 | قسمت Data را پیدا کنید . از لیست انتخاب پارامتر (F_pre) ، همه را انتخاب کنید . |
4 | قسمت Plot Settings را پیدا کنید . در قسمت نوشتاری برچسب محور y ، TVR (dB rel. 1\mu Pa/V) را تایپ کنید . |
5 | قسمت Legend را پیدا کنید . از لیست موقعیت ، پایین سمت راست را انتخاب کنید . |
جهانی 1
1 | در پنجره Model Builder ، گره Transmitting Voltage Response (TVR) را گسترش دهید ، سپس روی Global 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای جهانی ، روی Replace Expression در گوشه سمت راست بالای بخش y-Axis Data کلیک کنید . از منو، Component 1 (comp1)>Definitions>Variables>TVR – Transmitting Voltage Response (TVR) را انتخاب کنید . |
3 | قسمت Legends را پیدا کنید . از لیست Legends ، Automatic را انتخاب کنید . |
4 | در نوار ابزار Transmitting Voltage Response (TVR) ، روی  Plot کلیک کنید . |
نمودار باید مانند شکل 10 باشد .
شاخص جهت دهی (DI)
1 | در پنجره Model Builder ، روی Specific Acoustic Impedance کلیک راست کرده و Duplicate را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای گروه طرح 1 بعدی ، Index Directivity (DI) را در قسمت نوشتار Label تایپ کنید. |
3 | قسمت Plot Settings را پیدا کنید . در قسمت نوشتاری برچسب محور y ، DI (dB) را تایپ کنید . |
جهانی 1
1 | در پنجره Model Builder ، گره Directivity Index (DI) را گسترش دهید ، سپس روی Global 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای جهانی ، روی Replace Expression در گوشه سمت راست بالای بخش y-Axis Data کلیک کنید . از منو، Component 1 (comp1)>Definitions>Variables>DI – Index Directivity of tonpilz transducer را انتخاب کنید . |
3 | روی Add Expression در گوشه سمت راست بالای بخش y-Axis Data کلیک کنید . از منو، Component 1 (comp1)>Definitions>Variables>DI_fl_pist – Index Directivity piston flanged را انتخاب کنید . |
4 | قسمت Legends را پیدا کنید . از لیست Legends ، Automatic را انتخاب کنید . |
5 | در نوار ابزار Directivity Index (DI) ، روی  Plot کلیک کنید . |
نمودار باید مانند شکل 11 باشد .
مجموع توان تابشی
1 | در پنجره Model Builder ، روی Directivity Index (DI) کلیک راست کرده و Duplicate را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای گروه طرح 1 بعدی ، توان مجموع تشعشع شده را در قسمت نوشتار برچسب تایپ کنید . |
3 | قسمت Data را پیدا کنید . از لیست انتخاب پارامتر (F_pre) ، همه را انتخاب کنید . |
4 | قسمت Plot Settings را پیدا کنید . در قسمت متن برچسب محور y ، Ptot (mW) را تایپ کنید . |
5 | قسمت Legend را پیدا کنید . از لیست موقعیت ، سمت راست بالا را انتخاب کنید . |
جهانی 1
1 | در پنجره Model Builder ، گره Total Radiated Power را گسترش دهید ، سپس روی Global 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای جهانی ، روی Replace Expression در گوشه سمت راست بالای بخش y-Axis Data کلیک کنید . از منو، Component 1 (comp1)>Definitions>Variables>Ptot – Total radiated power – W را انتخاب کنید . |
3 | قسمت y-Axis Data را پیدا کنید . در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
اصطلاح | واحد | شرح |
Pto | میلی وات | مجموع قدرت تابش شده |
4 | در نوار ابزار Power Radiated Total ، روی  Plot کلیک کنید . |
نمودار باید مانند شکل 12 باشد .
امپدانس الکتریکی
1 | در نوار ابزار صفحه اصلی ، روی  Add Plot Group کلیک کنید و 1D Plot Group را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای گروه طرح 1 بعدی ، امپدانس الکتریکی را در قسمت متن برچسب تایپ کنید . |
3 | قسمت Data را پیدا کنید . از فهرست مجموعه داده ، مطالعه 1/ راه حل های پارامتریک 1 (sol3) را انتخاب کنید . |
4 | قسمت عنوان را پیدا کنید . از لیست نوع عنوان ، Label را انتخاب کنید . |
5 | قسمت Plot Settings را پیدا کنید . چک باکس Two y-axes را انتخاب کنید . |
6 | قسمت Axis را پیدا کنید . کادر بررسی مقیاس گزارش محور y را انتخاب کنید . |
جهانی 1
1 | روی Electric Impedance کلیک راست کرده و Global را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای جهانی ، بخش y-Axis Data را پیدا کنید . |
3 | در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
اصطلاح | واحد | شرح |
abs (1/es.Y11) | اوه | |Z<sub>el</sub>| |
4 | قسمت Coloring and Style را پیدا کنید . از لیست Width ، 1 را انتخاب کنید . |
جهانی 2
1 | روی Global 1 کلیک راست کرده و Duplicate را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای جهانی ، بخش y-Axis را پیدا کنید . |
3 | کادر Plot on secondary y-axis را انتخاب کنید . |
4 | قسمت y-Axis Data را پیدا کنید . در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
اصطلاح | واحد | شرح |
arg(1/es.Y11) | درجه | زاویه |
5 | قسمت Coloring and Style را پیدا کنید . زیربخش Line style را پیدا کنید . از لیست خط ، نقطه نقطه را انتخاب کنید . |
6 | از لیست رنگ ، چرخه (بازنشانی) را انتخاب کنید . |
7 | در نوار ابزار Electric Impedance ، روی  Plot کلیک کنید . |
نمودار باید مانند شکل 13 باشد .
شبکه 1D 2
1 | در نوار ابزار نتایج ، روی  More Datasets کلیک کنید و Grid>Grid 1D را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Grid 1D ، قسمت پارامترها را پیدا کنید . |
3 | در قسمت Minimum text عدد 30 را تایپ کنید . |
4 | در قسمت Maximum text عدد 90 را تایپ کنید . |
تنوع خواص
1 | در نوار ابزار نتایج ، روی  1D Plot Group کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای گروه طرح 1 بعدی ، Variation of properties را در قسمت نوشتار Label تایپ کنید . |
3 | قسمت عنوان را پیدا کنید . از لیست نوع عنوان ، Label را انتخاب کنید . |
4 | قسمت Plot Settings را پیدا کنید . |
5 | کادر بررسی برچسب محور y را انتخاب کنید . در قسمت متن مرتبط، Factor (1) را تایپ کنید . |
6 | قسمت Legend را پیدا کنید . از لیست موقعیت ، پایین سمت راست را انتخاب کنید . |
نمودار خطی 1
1 | روی Variation of properties کلیک راست کرده و Line Graph را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای نمودار خط ، بخش داده را پیدا کنید . |
3 | از لیست Dataset ، Grid 1D 2 را انتخاب کنید . |
4 | از لیست انتخاب پارامتر (فرکانس) ، گزینه Last را انتخاب کنید . |
5 | قسمت y-Axis Data را پیدا کنید . در قسمت متن Expression ، c33_factor (x[1/mm][MPa]) را تایپ کنید . |
6 | قسمت x-Axis Data را پیدا کنید . از لیست Parameter ، Expression را انتخاب کنید . |
7 | در فیلد متن Expression ، x[1/mm][MPa] را تایپ کنید . |
8 | چک باکس Description را انتخاب کنید . در قسمت متن مرتبط، Pretension را تایپ کنید . |
9 | از لیست واحد ، MPa را انتخاب کنید . |
10 | برای گسترش بخش Legends کلیک کنید . تیک Show legends را انتخاب کنید . |
11 | زیربخش Include را پیدا کنید . چک باکس Solution را پاک کنید . |
12 | چک باکس Description را انتخاب کنید . |
13 | برای گسترش بخش Coloring and Style کلیک کنید . از لیست Width ، 1 را انتخاب کنید . |
14 | در نوار ابزار Variation of properties ، روی  Plot کلیک کنید . |
نمودار خط 2
1 | روی Line Graph 1 کلیک راست کرده و Duplicate را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای نمودار خط ، بخش y-Axis Data را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن Expression ، loss_factor (x[1/mm][MPa]) را تایپ کنید . |
نمودار خط 3
1 | روی Line Graph 2 کلیک راست کرده و Duplicate را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای نمودار خط ، بخش y-Axis Data را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن Expression ، d33_factor (x[1/mm][MPa]) را تایپ کنید . |
4 | در نوار ابزار Variation of properties ، روی  Plot کلیک کنید . |
حاشیه نویسی 1
1 | در پنجره Model Builder ، روی Variation of properties کلیک راست کرده و Annotation را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای حاشیه نویسی ، قسمت Coloring and Style را پیدا کنید . |
3 | تیک Show point را پاک کنید . |
4 | قسمت Position را پیدا کنید . در قسمت متن x ، 30 را تایپ کنید . |
5 | در نوار ابزار Variation of properties ، روی  Plot کلیک کنید . |
نمودار باید مانند شکل 2 باشد .
