壓電式風力發電系統之設計與應用 - 高雄應用科技大學
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壓 電 式 風 力 發 電 系 統 之 設 計 與 應 用 225<br />
Solid 98 較 適 合 用 於 不 規 則 且 位 移 量 大 的 模 型 。Solid 5 為 四 方 體 形 狀 、 具 八 個 節 點 、 六 個 自 由 度 的 耦 合 場<br />
元 素 。 對 此 壓 電 懸 臂 樑 分 析 而 言 , 四 方 體 元 素 所 受 的 變 形 相 對 於 三 角 錐 較 為 準 確 , 但 差 異 不 大 , 非 壓 電<br />
材 料 則 使 用 Solid 95 結 構 元 素 。 元 素 類 型 設 定 完 成 後 , 使 用 Meshing 進 行 網 格 分 割 , 如 圖 2 所 示 。<br />
4. 給 定 負 載 及 邊 界 條 件<br />
於 分 析 中 假 設 壓 電 片 、 黃 銅 片 與 磁 鐵 皆 為 理 想 接 合 , 於 固 定 端 施 加 邊 界 條 件 UX = UY = UZ = 0, 負 載<br />
為 自 由 端 之 位 移 量 , 給 予 自 由 端 位 移 量 後 觀 察 整 個 壓 電 懸 臂 樑 的 應 力 、 應 變 分 布 , 如 圖 3、4 所 示 。 由 分 析<br />
結 果 可 知 , 最 大 應 力 發 生 於 懸 臂 樑 之 固 定 端 , 最 大 應 變 則 發 生 於 自 由 端 上 。 由 於 壓 電 片 為 一 脆 硬 性 材 質 ,<br />
不 可 夾 持 , 所 以 需 增 加 一 黃 銅 片 用 於 夾 持 , 並 將 壓 電 片 黏 貼 於 黃 銅 片 基 板 上 。<br />
圖 2<br />
壓 電 片 之 有 限 元 素 模 型<br />
表 2<br />
壓 電 片 參 數 表<br />
參 數 名 稱 ( 單 位 )<br />
s m N<br />
E 2<br />
( / )<br />
d( C / N )<br />
( Fm / ) 0<br />
參 數 數 值<br />
16.5 4.78 8.45 0 0 0 <br />
<br />
<br />
4.78 16.5 8.45 0 0 0<br />
<br />
<br />
8.45 8.45 20.7 0 0 0 <br />
10<br />
0 0 0 43.5 0 0 <br />
0 0 0 0 43.5 0 <br />
<br />
<br />
0 0 0 0 0 42.6<br />
0 0 0 0 741 0<br />
<br />
0 0 0 741 0 0<br />
<br />
<br />
10<br />
274 274 593 0 0 0<br />
12<br />
8.854<br />
10 <br />
3130 0 0 <br />
T <br />
( F / m)<br />
0 3130 0<br />
<br />
<br />
<br />
0<br />
0 0 3400<br />
3<br />
( kg / m )<br />
7500<br />
12<br />
12<br />
材<br />
料<br />
表 3 材 料 參 數 表<br />
性 質<br />
彈 性 係 數 E(GPa) 浦 松 比 密 度 (g/cm3)<br />
黃 銅 100.6 0.35 8.45<br />
磁 鐵 190 0.25 7.92
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