Simulación numérica de una cerámica piezoeléctrica

Autores UPV
Año
Revista Modelling in Science Education and Learning

Abstract

En este trabajo se presenta un modelo matematico que describe el comportamiento dinamico de una ceramica piezoelectrica comercial vibrando en modo espesor. Dicho modelo resuelve, mediante diferencias finitas, las ecuaciones piezoelectricas que relacionan los fenomenos mecanicos y electricos que se producen en este tipo de materiales, y simula el comportamiento de algunas variables fisicas puntuales como campo electrico o velocidad de particula en el dominio de tiempo. Asimismo, se ha implementado un entorno grafico en Matlab que permite realizar las simulaciones de forma sencilla y asequible a todos los usuarios. Esta interfaz contempla dos tipos de estudio: excitacion de la ceramica en banda ancha y excitacion a una sola frecuencia. Como valores de salida el programa facilita, una vez finalizada la simulacion de las variables dependientes del tiempo, los distintos parametros piezoelectricos de la ceramica y su respuesta electrica en el dominio de la frecuencia (curvas de admitancia e impedancia). Los resultados obtenidos permiten, ademas de predecir los modos propios de vibracion y la respuesta electrica, comprender el efecto de piezoelectricidad en la respuesta mecanica de un medio material.