有限元分析的一种近似FEM方法
标签:
有限元分析有限元软件有限元强度分析结构分析 |
本文提出一种有限元分析近似FEM方法,采用多极点函数近似FEM计算的方程组系数,并对多极点函数的参数采用多项式拟合。实际模拟时采用多极点函数代替,可避免FEM方法的多次方程组求解,从而大幅度减少其计算量。设计一种声表面波射频标签实验,采用FEM近似方法优化的FE为灯BEM模拟,并与原FEM方法相比,FEM近似方法的精确性和计算速度的提高均得到验证。
如图1所示,FEM采用如下假设:
)l压电基片材料和电极在孔径方向远大于表面声波的波长,可假设所有场量沿孔径方向是不变的;
2)压电基片足够厚且在两侧涂有吸声材料,可假设基片是半无限大的;
3)压电晶体材料中的声波速度一般比电磁波速度低5个数量级,压电祸合可以看成是准静态的。
4)为求方便,所有场量都假设是谐波形式,后面讨论中都省略了该谐波形。
FE加灯BEM理论的基本思想是:对于压电基片,需满足牛顿运动方程、静电场方程和压电本构方程等微分方程,BEM方法从这些微分方程出发,通过数学推导,得到叉指换能器与基片界面上的电学量和声学量的关系方程;对于叉指换能器,指条结构分布任意,适合采用FEM方法模拟声场,FEM得到界面上声学量的关系方程。界面的边界条件是:位移、应力和电势连续,电荷密度等于法向位移的不连续量。

加载中…