Simulation de composants piézoélectriques avec Ansys Mechanical
Simulation électro-mécanique-acoustique entièrement couplée par un clic de souris
Au cours de cette formation, vous apprendrez les bases physiques et la pratique de la simulation dans des exercices autour des capteurs piézo-acoustiques et des actionneurs à ultrasons. Cette formation est proposée sous la forme d'un cours de 1 jour(s).
Durée
1 jour
Prérequis
Connaissances de base d’Ansys Mechanical
Logiciel utilisé
Ansys Mechanical
- Comprendre la physique du couplage électrique/mécanique
- Apprendre à définir des propriétés de matériaux piézoélectriques dans Ansys Mechanical
- Mettre en pratique sur des exercices les effets piézo statiques et dynamiques
- Apprendre à concevoir des pièces piézoélectriques à l’aide de la simulation
Description
Avec l'introduction de l'industrie 4.0 et de l'IoT (Internet des objets), l'utilisation de composants piézoélectriques a considérablement augmenté au cours de la dernière décennie. Les actionneurs sont notamment utilisés dans les outils à ultrasons pour la réalisation de connexions de collage électroniques et pour le soudage par ultrasons de divers composants en plastique, mais aussi dans les dispositifs de nettoyage et les éléments d'amortissement actifs. Les capteurs piézo-acoustiques sont utilisés dans divers procédés de mesure de position et de niveau ainsi que dans des systèmes complexes d'aide à la conduite (ADAS).
Dans cette formation, vous examinerez les conditions d'excitation statiques et dynamiques typiques des capteurs et actionneurs piézoélectriques. Cette technique de simulation vous permet de prédire le comportement de composants piézoélectriques au stade de la conception et d’analyser des défaillances de fonctions. En plus des bases physiques piézoélectriques nécessaires, des exercices variés vous permettront d'appliquer directement ce que vous avez appris. Enfin, pour aller plus loin, des techniques de simulation plus avancées telles que les possibilités de réduction de modèle des composants piézoélectriques seront abordées.
Agenda détaillé de cette formation de 1 jours
Jour 1
01 Modélisation de la piézoélectricité
- Apprendre le couplage de champs dans Ansys Mechanical
- Comprendre les éléments multiphysiques (Multiphysics Solid 226/227)
- Découvrir les particularités des matériaux piézoélectriques
- Comprendre la formulation de la rigidité et sa conformité
- Maitriser les types d'analyse et solveurs
- Mettre en pratique sur un exercice : Extraction des données matériaux à partir des fiches techniques IEEE et implémentation dans Ansys.
02 Analyse piézoélectrique avec Ansys
- Comprendre la structure du modèle dans Ansys Workbench
- Définir des conditions aux limites et des charges
- Apprendre les post-traitements et évaluations spécifiques : déflexion, résonance série/anti-résonance, impédance électrique, facteur de couplage et facteur de qualité.
- Mettre en pratique sur un exemple : Test virtuel d'un disque piézoélectrique (analyse statique et dynamique)
- Apprendre à faire une vérification et validation analytique (course, résonance)
03 Analyse dynamique pour les actionneurs piézoélectriques
- Apprendre à maitriser les analyses modales et harmoniques
- Apprendre à évaluer les critères de densité de maillage pour les applications ultrasons
- Découvrir le couplage de différentes physiques : mécanique, électrique, thermique et fluidique
- Apprendre à identifier des modes de fonctionnement et des nœuds d'oscillation
- Calculer la fonction de transfert et de l'impédance électrique
- Mettre en pratique sur un exemple : Convertisseur piézoélectrique / Sonotrode pour le nettoyage
- Evaluer la pression et la puissance acoustique dans le fluide
- Perspectives : Mettre en œuvre l’échauffement et la précharge statique
04 Analyse dynamique des capteurs piézoélectriques
- Evaluer les champs proches et lointain
- Comprendre les sources acoustiques
- Apprendre à simuler un actionneur-capteur de communication
- Construire des modèles en 2D et 3D
- Mettre en pratique sur un exemple : Calcul de la caractéristique directionnelle pour un transducteur ultrason
- Perspectives : Extraire des ROM pour les composants piézoélectriques et simulation de systèmes
Formateurs
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La formation prévoit des exercices intermédiaires et finaux pour la mise en pratique des éléments objets de la formation. Le formateur présentera la résolution de ces exercices et s’assurera de la bonne compréhension de chaque module du cours à l’aide de QCM. Une attestation de formation attestera de la validation de l’évaluation des connaissances pour chaque module et pour la formation globale.
