Simulación numérica de una cerámica piezoeléctrica

Nuria González-Salido, Marcelino Ferri, Noé Jiménez, Francisco Camarena, Rubén Picó, Javier Redondo, Bernardino Roig

Resumen

En este trabajo se presenta un modelo matemático que describe el comportamiento dinámico de una cerámica piezoeléctrica comercial vibrando en modo espesor. Dicho modelo resuelve, mediante diferencias finitas, las ecuaciones piezoeléctricas que relacionan los fenómenos mecánicos y eléctricos que se producen en este tipo de materiales, y simula el comportamiento de algunas variables físicas puntuales -como campo eléctrico o velocidad de partícula- en el dominio de tiempo. Asimismo, se ha implementado un entorno gráfico en Matlab que permite realizar las simulaciones de forma sencilla y asequible a todos los usuarios. Esta interfaz contempla dos tipos de estudio: excitación de la cerámica en banda ancha y excitación a una sola frecuencia. Como valores de salida el programa facilita, una vez finalizada la simulación de las variables dependientes del tiempo, los distintos parámetros piezoeléctricos de la cerámica y su respuesta eléctrica en el dominio de la frecuencia (curvas de admitancia e impedancia). Los resultados obtenidos permiten, además de predecir los modos propios de vibración y la respuesta eléctrica, comprender el efecto de piezoelectricidad en la respuesta mecánica de un medio material.


Palabras clave

Piezoelectricidad; Diferencias finitas; Ultrasonidos

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Referencias

W. G. Hankel. Uber die aktinound piezoelektrischen eigenschaften des bergkrystalles und ihre beziehung zu den thermoelektrischen. Abh. Sächs, 12:457 (1881).

P. Curie, K. Curie. Développement, par pression, de l'électricité polaire dans les cristaux hémièdres à faces inclinées. Comptes Rendus, 91:294{295, (1880).

A. Arnau. Piezoelectric Transducers and Applications. Springer, 2004. http://dx.doi.org/10.1007/978-3-662-05361-4

T. F. Hueter, R. H. Bolt. Sonics. John Wiley and Sons, Inc, New York, (1955).

M. Ferri, F. Camarena, J. Redondo, R. Picó, M. R. Avis. Explicit finite-difference timedomain scheme for the simulation of 1-3 piezoelectric effect axisymmetrical configurations.Wave Motion, 49(6):569-584, (2012).

Ferroperm Ltd., Hejreskovvej 18A , DK-3490 Kvistgard, Denmark. Ferrop- erm Piezoceramics. High Quality Components and materials for the electronic industry, (2003).

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1. Modelización de cerámicas y transductores piezoeléctricos vibrando en espesor mediante matrices de transferencia
Noé Jiménez, Francisco Camarena
Modelling in Science Education and Learning  vol: 12  num.: 1  primera página: 87  año: 2019  
doi: 10.4995/msel.2019.10803



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