用ANSYS软件分析压电换能器入门
A：分析过程基本步骤
一：问题描述（草稿纸上完成）
1：画出换能器几何模型，包括尺寸 2：选定材料
3：查材料手册确定材料参数 二：建立模型
1：根据对称性确定待建模型的维数
2：根据画出的几何模型确定关键点坐标，给关键点编好号码 3：建立一个文件夹用于当前分析
4：启动ANSYS软件，指定路径到建立的文件夹， 5：定义单元类型
压电换能器分析使用的单元类型：
solid5：8个节点3D六面体耦合场单元（也可缩减为三角柱形单元或四面体单元）。无实常数。 plane13：4个节点2D四边形耦合场单元（也可缩减为三角形单元）。无实常数。 solid98：10个节点3D四面体耦合场单元。无实常数。
Fluid30：8个节点3D六面体声学流体单元（也可缩减为三角柱形单元或四面体单元）。应用于近场水和远场水。实常数为参考声压，可缺省。
Fluid130：4个节点面无穷吸收水声学流体单元（也可缩减为三角形面单元）。实常数：半径，球心X，Y，Z坐标值。
6：定义材料参数
对一般均匀各向同性材料要给出材料密度，杨氏模量，泊松系数。（静态分析不用密度） 对压电材料：
一般使用的压电方程：e型压电方程，因此输入的常数为
注意！一般顺序为：XX，YY，ZZ，YZ，XZ，XY。在ANSYS中为XX，YY，ZZ，XY，YZ，XZ。因此，前两矩后三行和后三列要做相应变化。
7：建立关键点 8：把关键点连成线 9：把线段围成面
10：通过适当的方法生成体 11：指定单元类型和材料参数 12：划分线段 13：划分体单元
14：坐标转换，（转换到柱坐标系下） 15：节点转换 三：加载约束条件
1：加载边界约束条件 2：电极上加电压 四：求解
1：模态分析 2：谐响应分析
五：查看结果
1：查看模态分析结果，计算导纳。 2：各模态的动态演示
3：查看谐响应分析结果，计算导纳、发射与接收响应。 六：生成命令流文件
1：给程序分块，添加适当的注释
2：把相应参数具体值改成变量，同时给变量赋值
B：空气中建模过程
一：问题描述
弯曲式换能器实体模型为轴对称结构。结构尺寸如图所示。弯曲式换能器由压电陶瓷，‘金属壳’粘结而成，粘结材料为环氧树脂。由于粘结层为一薄层，建模的时候可以忽略。本例中‘金属壳’材料采用铝，压电材料选择压电陶瓷PZT5。 结构参数 对应值 10mm 17mm 20mm 10mm 0.5mm 0.5mm 3mm 二：建立模型
1．指定工作空间，设定分析作业名和标题
（1）首先建立一个文件夹用于当前分析，如D:\\ANSYSfiles ，路径当中不允许有中文出现。 （2）启动ANSYS9.0软件，界面如下图，界面包括实用菜单，命令输入窗口，ANSYS工具栏，主菜单栏，图形窗口，图形调整工具栏，标准工具栏。
（3）指定工作空间：实用菜单－》File－》Change Directory… ,出现对话框，选择刚才建立的目录D:\\ANSYSfiles，以后操作生成的文件都在此文件夹下。
（4）设定标题：实用菜单－》File－》Change Title…，出现对话框，输入‘daocheqi Analysis ’作为标题。点击ok。
（5）保存db（数据库文件）文件：File－》Save as ,出现对话框，保存文件名为title.db。 （6）定义单位：在ANSYS主界面输入窗口输入“/UNITS，Label”其中，Label 指定单位制标签有：
USER：用户自定义单位系统。 SI：国际单位，即MKS单位。
CGS：CGS单位系统，即cm,g,s,c等。 MPA：MPA单位系统，即mm,Kg,s,c等。
??BFT：用英尺的单位系统，即ft,slug,s, F等。 BIN：用英寸的单位系统，即in,lbm,s, F等。
一般采用国际单位：即 然后按Enter 即可。
如果不改变单位制，以后默认。
??2．定义单元类型
金属壳采用Solid45 单元，压电陶瓷采用Solid5 单元。Solid45为结构单元里面的三维块模型单元。Solid5为三维耦合场单元，因为压电陶瓷涉及到电－力耦合问题，因此采用此单元类型。 (1）
主菜单栏－》Preprocessor－》Element Type－》Add/Edit/Delete , 出现对话框，点击Add…键，出现对话框，点击框图左边Solid, 选择右边框图中Brick 8node 45，点击Apply键，选定了一种Solid45单元。继续点击框图左边Coupled Field, 选择右边框图中Scalar Brick 5，选定了Solid5单元，点击ok键。
从对话框中可以看出我们已经定义了solid45和solid5两种单元类型。点击close键关闭窗口。
（2）保存文件：File-?Save as ,出现对话框，保存文件名为 element.db
3．定义材料参数
查阅材料手册我们可以得到如下材料参数。 铝材料参数：
密度??2790kg/m，杨氏模量E?7.15?10N/m，泊松比?压电陶瓷PZT5的材料参数：（ANSYS输入参数） 密度??7750kg/m
刚度矩阵（也可输入柔顺矩阵） 压电应力常数矩阵 介电常数矩阵 也可输入绝对值
（1） 输入黄铜材料参数：主菜单栏－》Preprocessor->>Material Props－》Material Models ,
出现对话框，点击左边Material Model Number 1 ,点击右边Favorites－》Linear Static—》Density，出现密度对话框，输入密度2790，点击ok。
同样继续点击Linear Isotropic （线性各项同性）输入泊松比和杨氏模量。输入7.15e10和0.34，点击ok。
（2）输入PZT5材料参数：定义完一种材料参数之后要定义第二中材料，选择对话框‘Define Material Model Behavior’ 的菜单Material－》New Model…，出现对话框，材料添2（默认值也是2），点击ok。
定义第二中材料，首先定义PZT5 的密度。如图点击左边Material Model Number 2 ,点击右边Structural—》Density，输入7750，点击ok。
定义刚度矩阵，点击右边Structural—》Linear－》Elastic－》Anisotropic,输入参数 D11=12.1e10，D12=7.54e10，D13=7.52e10，D22=12.1e10，D23=7.52e10，D33=11.1e10，D44=2.26e10，D55=2.11e10，D66=2.11e10
定义介电常数矩阵，点击右边Electromagnetics—》Relative Permittivity－》Orthotropic,
33102?0.34。
输入参数PERX=8.11e-9 ,PERY=8.11e-9 ,PZRZ=7.35e-9
定义压电矩阵：点击右边Piezoelectrics—》Piezoelectric matrix,输入如下图 （3）保存文件matiral.db。
4．建立关键点
（1）首先在草稿纸上画出几何模型，指定好关键点的编号以及结构尺寸。
主菜单栏－》Preprocessor－》Modeling －》Create－》Keypoints－》In Actice CS，出现对话框如下图，根据指定好的编号即结构尺寸输入坐标。（注意，由于最后要转换到柱坐标系下分析，所以y即为旋转方向） 输入坐标为： 1 (0, 0, 0) 2 (0, 0, 0.5e-3) 3 (0, 0, 1.0e-3) 4 (10e-3, 0,0) 5 (10e-3, 0, 0.5e-3) 6 (10e-3, 0, 1.0e-3) 7 (17e-3, 0, 0) 8 (17e-3, 0, 0.5e-3,) 9 (20e-3, 0, 0) 10 (20e-3, 0, 0.5e-3) 11 (20e-3, 0, 10.5e-3) 12 (20e-3, 0, 13.5e-3) 13 (17e-3, 0, 10.5e-3) 14 (17e-3, 0, 13.5e-3) 15 (0, 0, 10.5e-3) 16 (0, 0, 13.5e-3)
输入完之后我们可以看到图形窗口中我们所定义的关键点 （2）保存文件：keypoints.db
5. 把关键点连成线
主菜单栏－》Preprocessor－》Modeling －》Create－》lines－》Straight Line 通过鼠标选取两个关键点就可以生成一条线，如此操作，把所有的线都连好，点击ok。 保存文件：line.db
6.把线段围成面
主菜单栏－》Preprocessor－》Modeling －》Create－》Areas－》By Lines
通过鼠标顺时针（逆时针）方向选择线段围成一个面积，如此操作，把所有的线都围成面。 保存文件：area.db
7. 旋转生成体积，并粘接
（1）主菜单栏－》Preprocessor－》Modeling －》Operate－》Extrude－》Areas－》About Axis, 出现一个对话框，点击Pick All , 表示全部面都要旋转。之后又出现对话框，要求选择旋转轴，通过鼠标选择Z轴上的两个点，比如第1，3两个点，点击ok，出现对话框，要求说明旋转的度数，这里选择30度模型，输入30。点击ok，。 生成如下图的体。
（2） 粘接各部分体积：主菜单栏－》Preprocessor－》Modeling －》Operate－》Boolean－》
Glue－》Volumes，
出现对话框，要求选择要粘接的体积，这里选择Pick All 表示所有体积都粘在一起。