LITERATURE REVIEW : PIEZOELECTRIC ACTUATOR
3 kết quả và thảo luận
3.1 Phân tích về tần số
Phương thức phân tích tần số là cần thiết để xem xét giới hạn phản hồi của bất kỳ thiết bị nào. Nó phân tích độ dịch chuyển lớn nhất và nhỏ nhất, sự biến dạng đối với một điện áp đầu vào nhất định
Điều này được thực hiện trong công cụ COMSOL MULTYPHYSICS. Kết quả theo phương thức phân tích tần số cho bộ truyền động áp điện hình trịn và hình chữ nhật là :
- Bộ truyền động trịn với các độ dày 0.1 µm, 0.2 µm, 0.3 µm, 0.4 µm trải qua độ lệch ở tần số 60 Hz, 82 Hz, 92 Hz,102 Hz
- Bộ truyền động chữ nhật với các độ dày 0.6 µm, 0.8 µm, 1.0 µm, 1.2 µm trải qua độ lệch ở tần số 60Hz, 82Hz,92Hz,102Hz
Kết quả này được ghi lại trong bảng và hình dưới:
Hình dạng
Bộ truyền động hình trịn
Bộ chuyển động hình chữ nhật
Hình 39 phân tích theo phương thức tần số của bộ truyền động tròn. Tần số A 60Hz. B
Hình 40 Phân tích theo phương thức tần số của bộ truyền động hình chữ nhật. a 5Hz,b
30Hz, c 12Hz, d 34Hz,e 25Hz,f 45Hz[9] 3.2 MFS: Yếu tố tin cậy
Bất cứ khi nào một thiết bị được thiết kế, trước khi chế tạo, điều cần thiết là phải kiểm tra độ tin cậy của thiết bị đó. Điều này có thể được xác thực bằng cách phân tích hệ số an tồn tối thiểu của các cơ cấu chấp hành. Nó được định nghĩa là tỷ số giữa sức bền của vật liệu và ứng suất lớn nhất trong bộ phận.Hệ số an tồn cao hơn 1 thì cơ cấu là an tồn và ngược lại nếu hệ số an tốn nhỏ hơn 1 thì một số bộ phận nào đó của cơ cấu đã hoạt động quá mức.
1 ∗độbềndẻo
hệ số an toàn= 4
ứng suất tốiđa
Thơng qua phân tích tần số, ứng suất lớn nhất được ghi nhận. độ dẻo của bộ truyền động được ghi nhận ở mọi điện áp. Điện áp tại đó tỷ lệ giữa độ dẻo và ứng suất tối đa bằng một, điện áp này là điện áp ngưỡng của nó mà vượt quá mức mà các bộ truyền động không thể tiếp nhận điện áp cao hơn và khơng bị lệch. Nói một cách đơn giản, các bộ truyền động đạt đến tình trạng đánh thủng. Các cơ cấu chấp hành hoạt động dưới vùng điện áp ngưỡng gọi là vùng hoạt động của cơ cấu chấp hành. Hình 41 và 42 mơ tả ứng suất, hệ số an tồn cho 2 cơ cấu
Hình 41 phân tích ứng suất của cơ cấu chuyền động trịn có độ dày khác nhau và biểu
Hình 42 phân tích ứng suất của cơ cấu chuyền động hình chữ nhật có độ dày khác nhau và
biểu diễn đồ hoạ tương ứng cảu MFS=1. A 0.6µm, b 0.8 µm, c 1.0 µm. d 1.2 µm[9]
Kết quả phân tích: ứng suất tối thiểu mà bộ truyền động trịn có thể chịu là 0,40 GPa ở độ dày 0,4 µm trong khi đối với bộ truyền động hình chữ nhật là 0,50 GPa ở độ dày 1,2 µm.
Hình dạng
Bộ truyền động hình trịn
Bộ chuyển động hình chữ nhật
Bảng 4 ứng suất tối đa của cơ cấu chuyển động ở các độ dày khác nhau[9]
3.3 Phân tích độ lệch
Cơ cấu chấp hành gồm 2 lớp : màng ngăn và lớp áp điện
- Với cơ cấu hình trịn: độ dày của màng ngăn được duy trì là 20 µm và lớp điện áp thay đổi từ 0,1µm đến 0,4 µm với một khoảng thời gian 0,1µs
- Với cơ cấu hình chữ nhật độ dày màng ngăn được cơ định 50µm và độ dày lớp áp điện thay đổi từ 0.6µm đến 1.2µ
Kết quả:
Độ dịch chuyển tối đa ở các độ dày khác nhau của lớp áp điện cho cả cơ cấu chấp hành.
Hình dạng
Hình trịn
Hình chữ nhật
Bảng 5 độ dịch chuyển lớn nhất với điện áp tối đa ở mức hệ số an toàn là 1[9] Độ võng trong cơ cấu chấp hành
Hình 43 độ lệch đồng nhất. a bộ truyền động trịn có chiều dày 0.1µm, b bộ truyền động trịn có độ dày 0.2µm, c bộ truyền động hình chữ nhật có độ
dày 0.6 µm,c bộ truyền động hình chữ nhật có độ dày 0.8µm[9]
Hình 44 phân tích dịch chuyển của bộ truyền động trịn bằng cách thay đổi
Hình 45 phân tích dịch chuyển của bộ truyền động tròn bằng cách thay
đổi diện áp đầu vào cho các độ dày khác nhau của lớp áp điện[9]