Prediktering av tändpuls med hjälp av finita elementmetoden

5 Diskussion och slutsats
Undersökningen är begränsad till de studerade stöthastigheterna och storleken på FEmodellerna.
För de verkliga fall där metoden är tänkt att användas kommer
hastigheterna att vara mycket större. Det kan handla om hastigheter omkring 200 m/s. 2-
dimensionella axisymmetriska modeller av verkliga granater innebär mycket större
modeller. I vissa fall kan inte axisymmetri utnyttjas vilket kräver hela 3-dimensionella
modeller. Dessutom innebär sådana simuleringar att den piezoelektriska keramen
tillsammans med granatstrukturen rör sig och målet står stilla, till skillnad från de här
presenterade analyserna. Detta kommer att påverka förskjutningarna som då förutom
rörelsen sinsemellan även har en hög hastighet mot målet vilket eventuellt kan skapa
problem.
Resultaten från undersökningen tyder på att metoden fungerar väl. I vissa fall stämmer
resultaten mycket bra. Speciellt bra stämmer den första halvan av impulsen. Det är
också den delen av impulsen som är den viktigaste. I den verkliga granaten aktiveras
detonationssekvensen när en viss spänning uppnås. Detta innebär att kretsen som den
piezoelektriska keramen är kopplad till sluts och keramen laddas ut.
Ett intressant, men samtidigt bekymrande resultat från denna undersökning är att en bra
överensstämmelse med spänningsamplituden fås genom två olika typer av beräkningar.
I det första fallet, som är en ren elastisk beräkning, appliceras en extern kapacitans på
1.2 nF så den totala kapacitansen för kristallen blir 2.3 nF. Det andra fallet är då elastoplastiska
materialmodeller används i analysen, dock utan en extra kapacitans. Den
verkliga kapacitansen för den piezoelektriska keramen mättes till 2.3 nF, men då mättes
kapacitansen över kontaktblecken i mässing. I analysen beräknades kapacitansen direkt
över keramen, dvs. påverkan från den limmade kontakten mellan keramen och
mässingsblecken inkluderas inte. En analys på en struktur med kända
materialparametrar skulle kunna ge svar på om den externa kapacitansen är nödvändig
eller inte.
I analysen med de elasto-plastiska materialmodellerna används antagna värden i stor
utsträckning. Dessa värden har därför fått anpassas i viss mån för att få bättre
överensstämmelse med de experimentella resultaten. Metoden genererar bra resultat
över en stor del av testintervallet, speciellt i de fall där belastningen är något högre.
Den slutsats som kan dras från denna utredning är att det fungerar mycket väl att
prediktera den elektriska spänning som den piezoelektriska keramen genererar vid olika
belastningar. Lösningen kan utföras sekventiellt, med en explicit följt av en implicit
beräkning. Felet är störst för de fall med minst belastning, men felet avtar snabbt till en
nivå på 10 %, som anses vara acceptabel nivå. Arbetet med att undersöka metoden bör
utvidgas till fullständiga modeller på riktiga granatanslag innan metoden kan
säkerställas som pålitlig.
53