Transverse vibrations of a circular bimorph with piezoelectric and piezomagnetic layers
Open Access
- 12 July 2020
- journal article
- Published by FSFEI HE Don State Technical University in Вестник Донского государственного технического университета
- Vol. 20 (2), 118-124
- https://doi.org/10.23947/1992-5980-2020-20-2-118-124
Abstract
Введение. Статья посвящена исследованию поперечных осесимметричных колебаний биморфа с двумя пьезоактивными слоями: пьезоэлектрическим и пьезомагнитным. Этот элемент может найти применение в устройстве накопления энергии, которое находится в переменном магнитном поле. Целью работы являлось исследование зависимости частот резонанса, антирезонанса и коэффициента электромеханической связи от геометрических параметров элемента. Материалы и методы. Математической моделью работы пьезоэлемента является краевая задача линейной магнитоэлектроупругости. Элемент состоит из трех слоев: двух пьезоактивных (PZT-4 и CoFe2O4) и среднего пассивного слоя, выполненного из стали. В качестве метода решения краевой задачи используется метод конечных элементов, реализованный в пакете ANSYS. Результаты исследования. Разработана конечно-элементная модель пьезоэлемента в пакете ANSYS. Решены задачи определения собственных частот резонанса и антирезонанса. Построены графические зависимости этих частот и коэффициента электромеханической связи в зависимости от геометрических параметров устройства — толщины и радиуса пьезоактивных слоев. Обсуждение и заключения. Полученные результаты могут быть использованы в процессе конструирования рабочего элемента устройства накопления энергии за счет действия переменного магнитного поля. Построенные зависимости собственных частот резонанса и антирезонанса от геометрических параметров пьезоэлемента позволяют выбрать размеры пьезоактивных слоев для заданной рабочей частоты при наибольшем коэффициенте электромеханической связи.This publication has 10 references indexed in Scilit:
- Bending and free vibration of a circular magnetoelectroelastic plate with surface effectsInternational Journal of Mechanical Sciences, 2019
- Analysis on nonlinear vibrations near internal resonances of a composite laminated piezoelectric rectangular plateEngineering Structures, 2018
- Piezoelectric Actuators and Generators for Energy HarvestingPublished by Springer Science and Business Media LLC ,2018
- Finite Element Approach for Composite Magneto-Piezoelectric Materials Modeling in ACELAN-COMPOS PackagePublished by Springer Science and Business Media LLC ,2017
- Finite Element Modeling and Experimental Studies of Stack-Type Piezoelectric Energy HarvesterInternational Journal of Applied Mechanics, 2017
- A functionally graded composite cantilever to harvest energy from magnetic fieldJournal of Alloys and Compounds, 2016
- Equivalent circuit method for resonant analysis of multilayer piezoelectric-magnetostrictive composite cantilever structuresComposite Structures, 2015
- Theoretical investigation of magnetoelectric effect in multilayer magnetoelectric compositesComposite Structures, 2015
- Micromechanical analysis of effective properties of magneto-electro-thermo-elastic multilayer compositesInternational Journal of Engineering Science, 2011
- Micromechanical analysis of magneto-electro-thermo-elastic composite materials with applications to multilayered structuresInternational Journal of Engineering Science, 2011