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Strukturmechanik
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Simulation piezoelektrischer Bauteile mit Ansys Mechanical

Elektro-mechanisch-akustische Simulation voll gekoppelt per Mausklick

Übersicht

Seminar Experte

Im Seminar erlernen Sie physikalische Grundlagen und üben die Simulation in Workshops rund um piezoakustische Sensoren und Ultraschall-Aktoren. Diese Schulung wird als 1-tägiges Seminar angeboten.

Dauer
1 Tag

Voraussetzungen
Grundwissen in Ansys Mechanical

Verwendete Software
Ansys Mechanical

Nutzen
  • Physikalische Phänomene der elektrisch-mechanischen Kopplung verstehen
  • Piezoelektrische Materialeigenschaften in Ansys Mechanical definieren
  • Statische und dynamische Übungsaufgaben rund um den Piezoeffekt
  • Piezoelektrischen Komponentenentwurf durch Simulation absichern

Beschreibung

Mit der Einführung von Industrie 4.0 und IoT (Internet of Things) hat der Einsatz piezoelektrischer Komponenten deutlich zugenommen. Aktuatoren werden unter anderem in Ultraschallwerkzeugen für die Herstellung elektronischer Bondverbindung und zum Verschweißen diverser Kunststoffbauteile eingesetzt, aber auch in Reinigungsgeräten und aktiven Dämpfungselementen. Piezoakustische Sensoren finden bei unterschiedlichen Positions- und Füllstands-Messverfahren ebenso wie in komplexen Fahrassistenzsystemen (ADAS) Anwendung.

Im Rahmen dieses Seminars werden Sie typische statische und dynamische Anregungszustände piezoelektrischer Sensoren und Aktuatoren betrachten. Das versetzt Sie in der Lage, prognosefähige Aussagen im Entwurfsstadium piezoelektrischer Komponenten zu machen oder aber auch Fehlfunktionen zu analysieren. Neben den notwendigen physikalischen Grundlagen der Piezoelektrik werden Sie durch abwechslungsreiche Workshops in die Lage versetzt, das Erlernte unmittelbar praktisch anzuwenden. Im Ausblick des Seminars werden schließlich weiterführende Simulationstechniken wie die Möglichkeiten der Modellordnungsreduktion von piezoelektrischen Komponenten diskutiert.

Detaillierte Agenda für diese 1-tägige Schulung

Tag 1

01 Modellierung von Piezoelektrizität

  • Feldkopplung in Ansys Mechanical
  • Multiphysikalische Elemente (Multiphysics Solid)
  • Besonderheiten piezoelektrischer Materialien
  • Formulierung über Steifigkeit vs. Nachgiebigkeit
  • Analysearten und Solver
  • Übung: Extraktion von Materialdaten aus IEEE-Datenblättern und Eingabe in Ansys

02 Piezoelektrische Analyse mit Ansys

  • Modellaufbau in Ansys Workbench
  • Randbedingungen und Lasten
  • Spezifische Auswertungen: Auslenkung, Resonanz, Antiresonanz, elektrische Impedanz, Kopplungsfaktor und Qualitätsfaktor
  • Übung Virtueller Test: statische und dynamische Analyse einer Piezoscheibe
  • Validierung über analytische Abschätzung von Hub und Resonanz

03 Dynamische Analyse piezoelektrischer Aktuatoren

  • Modale und harmonische Analyse
  • Vernetzungskriterien für Ultraschall-Anwendungen
  • Ankopplung mechanischer, elektrischer, thermischer und akustischer Domänen
  • Identifikation der Arbeitsmoden und Schwingungsknoten
  • Übertragungsfunktion und elektrische Impedanz
  • Übung piezoelektrische Konverter: Sonotrode für Reinigungszwecke
  • Auswertung des Schalldrucks und der Schallleistung im Fluid
  • Ausblick: Erwärmung, statische Vorlast

04 Dynamische Analyse piezoelektrischer Sensoren

  • Nahfeld und Fernfeld
  • Akustische Quellen
  • Kommunikationskanal Aktor-Sensor
  • Modelaufbau 2D und 3D
  • Übung: Berechnung der Richtcharakteristik eines Ultraschallwandlers
  • Ausblick: ROM für Piezoelektrik und Systemsimulation

Ihre Referenten

Dr.-Ing. Martin Rendek
Business Development Manager, CADFEM Germany GmbH, Stuttgart

Einordnung in den CADFEM Lernpfad

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Wann erhalte ich die endgültige Zusage für meine Seminarbuchung?

Unmittelbar nach Ihrer Anmeldung erhalten Sie eine automatische Eingangsbestätigung an die angegebenen E-Mail-Adressen. Nach erfolgreicher Prüfung der von Ihnen angegebenen Daten erhalten Sie innerhalb von 2-3 Werktagen per E-Mail Ihre personalisierte Anmeldebestätigung mit weiteren Informationen zur Seminargebühren, Rechnungsadresse, Hotelempfehlungen etc. 

Sobald die Mindestteilnehmerzahl erreicht ist, erhalten Sie eine endgültige Seminarbestätigung mit weiteren Informationen. Wenn Sie ein Präsenz-Seminar gebucht haben, empfehlen wir Ihnen, die endgültige Reisebuchung erst ab diesem Zeitpunkt vorzunehmen.

Falls die Mindestteilnehmerzahl einmal nicht zustande kommt, behalten wir uns vor, den Seminartermin bis spätestens 7 Tage vor Seminarbeginn abzusagen. Gerne informieren wir Sie zu alternativen Terminen, Schulungsformaten oder Seminaren. Bitte beachten Sie, dass wir keine Haftung für bereits vorgenommene Hotel- oder Reisebuchungen seitens der Teilnehmenden übernehmen.

Wann ist Anmeldeschluss für ein Seminar?

Seminarplätze werden grundsätzlich nach der Reihenfolge der Anmeldung vergeben. Deshalb empfehlen wir Ihnen immer eine frühzeitige Buchung für Ihren Wunschtermin.

Solange ein Seminar noch über freie Plätze verfügt, können diese gebucht werden.

Zu welcher Uhrzeit beginnen und enden die Seminare?

In der Regel beginnen die Seminare um 9:00 Uhr und enden um 17:00 Uhr der jeweiligen Ortszeit. Die konkreten Seminarzeiten werden Ihnen in der Buchungsbestätigung genannt. Bitte beachten Sie, dass je nach Seminarveranstalter eine mögliche Zeitverschiebung zwischen Ihrer Ortszeit und der des Seminarveranstalters bestehen kann. Zur genauen Orientierung enthalten alle Zeitangaben eine Information über die Verschiebung zur Referenz Greenwich Mean Time (GMT).

Bereichsleiter Professional Development
Dr.-Ing. Marold Moosrainer