一、培训对象
本课程面向从事压电换能器、超声器件及声学系统设计与仿真的工程技术人员与科研人员,具体包括:
二、培训目标
通过系统化培训,使学员具备以下核心能力:
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仿真原理与算法理解:掌握 PZFlex 基于时域有限元的显式-隐式混合积分算法原理,理解其在大规模波传播问题中的计算优势;
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独立建模与求解能力:能够独立完成 1-D、2-D、3-D 压电与超声模型的构建、材料定义、边界条件设置及求解参数配置;
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多物理场仿真分析能力:能够进行压电耦合、声传播、热效应及损耗等多物理场仿真,输出导纳/阻抗、束轮廓、发射电压响应、回波脉冲等关键性能指标;
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工程优化与验证能力:能够将仿真结果与实测数据对比验证,利用虚拟样机技术优化换能器设计,缩短产品开发周期。
三、培训内容:
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1.PZFlex 软件概述与安装配置:介绍 PZFlex 的发展历史、技术定位及其在医疗超声、NDT、声纳等领域的应用价值,完成 FlexLAB 集成开发环境的安装与配置。
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2.时域有限元算法原理与求解器架构:深入讲解 PZFlex 的显式-隐式混合积分算法原理,理解其如何实现普通 PC 上数百万单元规模的高效求解,以及离散傅里叶变换获取频域结果的机制。
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3.FlexLAB 集成环境与建模工作流:系统训练 FlexLAB 的语法高亮、历史命令记录、建模模板及内置图形引擎的使用方法,建立规范的建模、求解、后处理协同工作流程。
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4.材料定义与压电本构模型:讲解 PZFlex 支持的压电、电致伸缩、磁致伸缩材料及各向同性/各向异性材料的本构参数定义方法,涵盖压电复合材料、单晶及非线性生物组织的建模设置。
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5.几何建模与 CAD 模型导入:训练学员使用内置建模工具进行 1-D、2-D、3-D 几何创建,以及从 SolidWorks 无缝导入 STL 格式 CAD 模型的流程。
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6.网格划分与求解参数配置:讲解时域有限元网格划分原则、时间步长设置、激励波形定义及边界条件配置,确保求解精度与计算效率的平衡。
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7.压电换能器建模全流程实战:以典型压电换能器为对象,完成从材料选型、层结构定义、电极配置到求解输出的全流程建模演练。
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8.导纳/阻抗与电学特性计算:训练学员利用 PZFlex 进行导纳和阻抗频率响应计算,分析换能器的谐振特性与电学匹配设计。
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9.声场分析:束轮廓与发射电压响应:讲解如何计算声束轮廓、发射电压响应等声学性能指标,评估换能器的指向性与辐射特。
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10.脉冲回波仿真与音高捕获设计:训练学员进行回波脉冲仿真,模拟换能器在发射-接收模式下的时域响应,并应用于音高捕获换能器设计。
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11.热效应与损耗建模:讲解 PZFlex 中热和损耗模拟的设置方法,涵盖介电损耗、热冲击分析及温度场对压电性能影响的评估。
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12.综合实战
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