Tesis:
Modelización y Desarrollo de Piezocomposites.
- Autor: OCHOA PEREZ, María Pilar
- Título: Modelización y Desarrollo de Piezocomposites.
- Fecha: 2006
- Materia: Sin materia definida
- Escuela: E.T.S. DE INGENIEROS DE TELECOMUNICACION
- Departamentos: FISICA APLICADA A LAS TECNOLOGIAS DE LA INFORMACION
- Acceso electrónico:
- Director/a 1º: FERNANDEZ LOZANO, José Francisco
- Resumen: El diseño tipo címbalo consiste en un disco cerámico piezoeléctrico encapsulado entre dos cápsulas metálicas que amplifican la carga o el desplazamiento del elemento piezoeléctrico. Las características que hacen atractivo a los címbalos son su diseño sencillo, su bajo coste de producción, la combinación de desplazamientos altos con la generación de fuerzas moderadas y la posibilidad única de adaptar sus propiedades en función de los requisitos concretos de cada aplicación. El objetivo principal de la presente tesis es establecer los parámetros de diseño que permitan la mejora del dispositivo, así como la determinación de métodos de control a través de su caracterización funcional. Para ello se realiza una aproximación analítica basada en un modelo mecánico y posteriormente se establece una metodología de simulación mediante el Método de los Elementos Finitos (MEF). Se valida el modelo mediante la comparación entre los datos obtenidos mediante la simulación MEF con resultados experimentales, mostrándose un buen acuerdo. A partir de estos modelos se realizan simulaciones tanto de los modos de vibración como de las distribuciones de tensiones mecánicas y de potencial eléctrico en el interior de la cerámica piezoeléctrica. Gracias ha estos modelos se encuentra una concentración de tensiones en el borde interior de la capa de adhesivo, lo que permite establecer un límite superior de frecuencia de operación para modos fuera de resonancia y limita la utilización de estos dispositivos en modos resonantes a voltajes de excitación bajos. Otro aspecto que se estudia son las limitaciones relacionadas con los problemas de fabricación, como el desdoblamiento de la frecuencia fundamental de la cavidad en címbalos simétricos y la distribución de las frecuencias de resonancia. Así mismo, se determina la respuesta bajo carga de estos dispositivos mediante ensayos de compresión uniaxial hasta rotura, empleando una maquina de ensayos mecánicos combinada con un electrómetro. A lo largo de toda la tesis se realiza un tratamiento estadístico de los resultados para un número suficiente de muestras de cada uno de los lotes ensayados. Esto permite evaluar la dispersión en las distintas propiedades y los parámetros que caracterizan a los dispositivos tipo címbalo. En definitiva, gracias a las herramientas de simulación y a la caracterización funcional de estos dispositivos se establecen los parámetros de control y diseño que permiten definir los márgenes de operación, mejorando su fiabilidad y por tanto sus perspectivas de integración en diferentes aplicaciones.