石英晶体压电材料的相对介电常数是多少
石英晶体是一种具有压电效应的晶体，其相对介电常数通常在38到41之间。这个数值会受到晶体的制备、尺寸、方向等因素的影响，因此在具体应用中需要根据实际情况进行调整和选择。值得注意的是，石英晶体的压电性能在不同的温度和频率下也会发生变化，因此在实际应用中需要对这些因素进行考虑和控制。石英晶体是一种重要的压电材料，其相对介电常数通常在38到41之间。这个范围的具体数值取决于石英晶体的制备工艺、晶体结构和温度等因素。在电子技术中，石英晶体常用于制作振荡器和滤波器等元器件，其压电性能和相对介电常数的稳定性都是非常重要的。石英晶体具有优异的压电性能和稳定的相对介电常数，这是由其晶体结构和物理性质决定的。具体来说，石英晶体的晶体结构是由SiO4四面体构成的，这种结构使得石英晶体具有了良好的压电性能。当施加压力时，晶体内部的SiO4四面体会发生畸变，从而产生电荷分离和电势差，这就是压电效应。另外，石英晶体的相对介电常数相对较高，这是由其晶体结构和分子极化性质决定的。石英晶体的分子极化性质使得其在电场作用下会产生极化现象，从而使得其相对介电常数较高。这些特性使得石英晶体成为了重要的电子元器件材料之一。
FINISH
/UNITS,SI
/CLEAR
/FILNAME,gl2mmsunshang
/CONFIG,FSPLIT,750
/CONFIG,NRES,4000
/PREP7 !进入前处理器
/TITLE,sunshang
ET,1,SOLID45 !定义单元类型
ET,2,SOLID5 !PZT-5A
KEYOPT,2,1,3 !设置单元关键选项
MP,EX,1,206E11
MP,DENS,1,7850 !定义1号单元材料属性
MP,PRXY,1,03
MP,DENS,2,7750 !定义压电片相关参数PZT-5A
EMUNIT,EPZRO,885E-12
MP,PERX,2,916 !定义介电常数 k11=916,k33=830
MP,PERY,2,916 !相对介电常数k11(Z轴极化)
MP,PERZ,2,830 !k33
!定义压电应力系数
e33=158 !单位为c/m2
e31=-54
e15=123
!定义各向异性弹性刚度
c11=121E10 !单位为N/m2
c12=754E10
c13=752E10
c33=111E10
c44=211E10
c66=226E10
TB,PIEZ,2 !创建压电应力系数
TBDATA,3,e31 !e31
TBDATA,6,e31 !e31
TBDATA,9,e33 !e33
TBDATA,14,e15 !e15
TBDATA,16,e15 !e15
TB,ANEL,2,,,0 !创建各向异性弹性刚度
TBDATA,1,c11,c12,c13 !C11,C12,C13
TBDATA,7,c11,c13 !C11,C13
TBDATA,12,c33 !C33
TBDATA,16,c66 !C66
TBDATA,19,c44 !C44
TBDATA,21,c44 !C44
BLOCK,0,06,0,002,0,002 !生成实体模型
BLOCK,0,0008,0006,0014,002,00203
BLOCK,0296,0304,0006,0014,002,00203
BLOCK,0504,0506,0,002,0018,002 !损伤尺寸宽2mm，深2mm，长度20mm
VGLUE,1,2,3
VSBV,5,4
AGEN,2,25,,,0008 !产生面来切割体
AGEN,2,25,,,0296
AGEN,2,25,,,0304
AGEN,2,25,,,0504
AGEN,2,25,,,0506
AGEN,2,25,,,0018
AGEN,2,25,,,0286
AGEN,2,25,,,0314
AGEN,2,25,,,0494
AGEN,2,25,,,0516
AGEN,2,27,,,,0006
AGEN,2,27,,,,0014
AGEN,2,1,,,,,0018
VSBA,ALL,ALL
VSEL,S,VOLU,,4,66 !赋予属性
VATT,1,,1
VSEL,S,VOLU,,2,3
VATT,2,,2
VSEL,ALL
LSEL,S,LENGTH,,0018 !选择线并指定网格划分大小
LESIZE,ALL,,,6,,,,,1
LSEL,S,LENGTH,,0008
LESIZE,ALL,,,4,,,,,1
LSEL,S,LENGTH,,001
LESIZE,ALL,,,4,,,,,1
LSEL,S,LENGTH,,0268
LESIZE,ALL,,,22,,,,,1
LSEL,S,LENGTH,,0180
LESIZE,ALL,,,20,,,,,1
LSEL,S,LENGTH,,0002
LESIZE,ALL,,,2,,,,,1
LSEL,S,LENGTH,,0084
LESIZE,ALL,,,12,,,,,1
LSEL,S,LENGTH,,0006
LESIZE,ALL,,,3,,,,,1
LSEL,S,LENGTH,,00003
LESIZE,ALL,,,3,,,,,1
VSEL,ALL !网格划分
MSHKEY,1
MSHAPE,0,3D
VMESH,ALL
NSEL,S,LOC,X,002 !施加约束
NSEL,R,LOC,Z,0
D,ALL,UX,0,,,,UY,UZ
NSEL,S,LOC,X,0587
NSEL,R,LOC,Z,0
D,ALL,UY,0
D,ALL,UZ,0
SET,V1,0
NSEL,S,LOC,Z,002 !耦合第一个压电片的电压
NSEL,R,LOC,X,0,0008
NSEL,R,LOC,Y,0006,0014
CP,1,VOLT,ALL !耦合电压
GET,N1,NODE,,NUM,MIN
D,N1,VOLT,V1 !施加电压荷载
NSEL,S,LOC,Z,00203
NSEL,R,LOC,X,0,0008
NSEL,R,LOC,Y,0006,0014
CP,2,VOLT,ALL
GET,N2,NODE,,NUM,MIN
NSEL,S,LOC,Z,002 !耦合第二个压电片的电压
NSEL,R,LOC,X,0296,0304
NSEL,R,LOC,Y,0006,0014
CP,3,VOLT,ALL
GET,N3,NODE,,NUM,MIN
D,N3,VOLT,V1 !施加电压荷载
NSEL,S,LOC,Z,00203
NSEL,R,LOC,X,0296,0304
NSEL,R,LOC,Y,0006,0014
CP,4,VOLT,ALL
GET,N4,NODE,,NUM,MIN
ALLSEL,ALL
FINISH
SAVE
SET,pi,31415926 !第一个信号（汉宁窗调制正弦波）
SET,f,801e3 !80KHZ
SET,T0,10/f !80KHZ电压信号 （窗口宽度为10周期）
DIM,V2,table,800,1,1 !定义一个数组
t1=1E-10 !起始时间
t2=T0/200 !时间间隔
t3=T0 !终止时间
t4=4T0
DO,i,1,800,1
Ti=t1+it2
V2(i,0)=Ti
IF,Ti,LE,t3,THEN
V2(i,1)=05(1-COS(2piTi/T0))SIN(2pifTi)
ELSE
V2(i,1)=0
ENDIF
ENDDO
FINISH
!进行模态分析
/SOLU
ANTYPE,2
MODOPT,LANB,50
EQSLV,SPAR
MXPAND,50, , ,0
LUMPM,0
PSTRES,0
MODOPT,LANB,50,0,10000000000000000, ,OFF
SOLVE
FINI
!提取第一阶模态频率
GET,FREQ1,MODE,1,FREQ
!提取第二阶模态频率
GET,FREQ2,MODE,2,FREQ
/POST1
/VIEW,1,1,1,1
/VUP,,Z
/TYPE,,4
DO,I,1,50
SET,LIST,I
PLDISP,I !显示变形几何形状
ENDDO
FINISH
/SOLU !进入求解器
ALLSEL,ALL
ANTYPE,TRANS !指定分析类型
TRNOPT,FULL !指定瞬态分析方法
NLGEOM,OFF !-----关闭大变形选项
TINTP,,025,05,05 !压电瞬态分析中，瞬态积分参数
EQSLV,SPAR
OUTPR,ALL,ALL !控制结果的输出
OUTRES,ALL,ALL !保存所有的数据到结果文件中
TIMINT,ON,ALL !使用瞬态效应
!DAMPRATIO=002 !阻尼比
!F1=2pi13549 !第一阶圆频率
!F2=2PI18578 !第二阶圆频率
!ALPHAD,2DAMPRATIOF1F2/(F1F2) !Raileigh阻尼
!BETAD,2DAMPRATIO/(F1F2)
!MP,DAMP,1,000022/(231416f/10) !假想钢的阻尼
!MP,DAMP,2,00152/(231416f/10) !假想PZT的阻尼
time,t4 ! 第一载荷步
nsubst,800
ALLSEL,ALL
D,N2,VOLT,%V2%
KBC,0 !指定为斜坡加载方式
SOLVE
FINISH
/POST26
NSOL,2,N2,VOLT,,V2 !定义变量
NSOL,3,N4,VOLT,,V4
/AXLAB,X,Time ( s )
/AXLAB,Y,Voltage ( V )
PLVAR,2
/WAIT,3
PLVAR,3
/GRTYP,2
/GROPT,ASCAL,ON
XVAR,1
PLVAR,2,3
GET,NUM_VAR,VARI,0, NSETS ! 将时间变量长度值赋给变量NUM_VAR
DIM,T_U,ARRAY,NUM_VAR,3 ! 定义保存时间历程结果的矩阵T_U，有num_var行，4列
VGET,T_U(1,1,1),1 ! 矩阵的第一列保存第一个时间历程变量（默认为TIME）
VGET,T_U(1,2,1),2 ! V2的时间历程结果
VGET,T_U(1,3,1),3 ! V4
CFOPEN,T_U,txt ! 定义数据结果文件，T_Utxt
VWRITE,T_U(1,1,1),T_U(1,2,1),T_U(1,3,1) ! 将时间历程结果数据写到数据结果文件中
(31F169) ! 数据的输出格式
GET,NUM_VAR,VARI,0, NSETS ! 将时间变量长度值赋给变量NUM_VAR
DIM,T,ARRAY,NUM_VAR,1 ! 定义保存时间历程结果的矩阵T_U，有num_var行，4列
VGET,T(1,1,1),1 ! 矩阵的第一列保存第一个时间历程变量（默认为TIME）
CFOPEN,T,txt ! 定义数据结果文件，T_Utxt
VWRITE,T(1,1,1) ! 将时间历程结果数据写到数据结果文件中
(31F169) ! 数据的输出格式
GET,NUM_VAR,VARI,0, NSETS ! 将时间变量长度值赋给变量NUM_VAR
DIM,v2,ARRAY,NUM_VAR,1 ! 定义保存时间历程结果的矩阵T_U，有num_var行，4列
VGET,v2(1,1,1),2 ! 矩阵的第一列保存第一个时间历程变量（默认为TIME）
CFOPEN,v2,txt ! 定义数据结果文件，T_Utxt
VWRITE,v2(1,1,1) ! 将时间历程结果数据写到数据结果文件中
(31F169)
GET,NUM_VAR,VARI,0, NSETS ! 将时间变量长度值赋给变量NUM_VAR
DIM,v4,ARRAY,NUM_VAR,1 ! 定义保存时间历程结果的矩阵T_U，有num_var行，4列
VGET,v4(1,1,1),3 ! 矩阵的第一列保存第一个时间历程变量（默认为TIME）
CFOPEN,v4,txt ! 定义数据结果文件，T_Utxt
VWRITE,v4(1,1,1) ! 将时间历程结果数据写到数据结果文件中
(31F169)
