تحليل و بررسي عددي تآثير خرابي پيزوالكتريك ها بر عملكرد ترانسديوسر آلتراسونيك

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي مكانيك

كارشناسي ارشد

چكيده امروزه مبدل هاي فراصوتي پيزوالكتريكي در صنايع مختلف جاي خود را به خوبي باز كردهاند. جهت طراحي و مدلسازي مبدل هاي فراصوت روشهاي مختلفي شامل سعي و خطا، تحليل تئوري يك‌بعدي و سه‌بعدي، روش معادل الكتريكي و روش عددي وجود دارد. در هر مبدل فراصوت، تعدادي سراميك پيزوالكتريك وجود دارد كه وظيفهي توليد انرژي را بر عهده دارند. نوع كاربري و محل استفاده از مبدل هاي پيزوالكتريكها بسته به نياز متفاوت ميباشد، لذا سراميك هاي برداشت كنندهي انرژي درشرايط كاري مختلف، تحت عوامل محيطي نظير رطوبت، دماها و بارهاي متفاوت قرار گرفته كه باعث خرابي پيزوالكتريكها ميشوند. در اين پايان نامه مدل‌سازي و طراحي مبدل هاي فراصوت نوع پيزوالكتريكي، در نرم‌افزار كامسول 5.6 با چهار عدد سراميك برداشت كننده انرژي ( PZT-8) و يك قطعه پشتبند استوانهاي از جنس فولاد (ST304) ، پنج قطعه الكترود از جنس برنج و قطعه تطبيق استوانهاي از جنس(AL7075) و بوستر فولادي(MO40) انجام شده است. فركانس رزونانس در حالت هاي مختلف شامل با بوستر و بدون بوستر بدست آمده و در مرحله بعد براي هر پيزوالكتريك در يك مبدل فراصوت معمول شامل چهار پيزوالكتريك، سه حالت سالم، سوخته و نيم سوخته در نرم افزار كامسول تعريف گرديد و تاثير انواع خرابيهاي مختلف(آماري)، روي دامنه جابجايي انتهاي بوستر متصل به مبدل فراصوت و نيز روي توان مصرفي مبدل مورد مطالعه قرار گرفت. هدف از انجام اين آزمايش، بررسي تاثير خرابي سراميك هاي برداشت كننده انرژي ديپلاريزه شده كه خاصيت پيزوالكتريكي خود را از دست داده‌اند و تاثيرات آن بر دامنه نوسانات و فركانس رزونانس و توان ميباشد. از نظر آماري براي81 حالت تركيب ممكن نمودار توان مصرفي و دامنه جابجايي در تحريك اجباري سيستم روي يك بازه فركانسي مشخص(شامل فركانس رزونانس) استخراج گرديد.

221551

طراحي كاربردي

فني مهندسي گلپايگان

دانشگاه صنعتي اصفهان