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声振动压电振子的有限元仿真分析
压电式骨传导耳机的发声部件是压电振子，所以压电振子的性能决定了骨传导耳机的发声特性，本章将对压电振子的特性进行分析。

研究已经表明，压电振子的发声响度随着压电振子振幅的增大而增大，所以从理论上讲应该尽量增大压电振子的振动位移。

此外，压电振子有共振频率点，当驱动信号的频率正好处于这些频率附近时，会引起共振，振子的振幅会显著增大。

由于声音在低频的再现不够充分，所以要尽量降低压电振子的谐振频率，使低频处的振动加强。

压电振子的仿真建模
有限元法是根据能量的极值原理和分割近似原理来求解数学、物理、力学以及工程问题的一种十分有效的数值计算方法。

有限元把具有无限个自由度的连续体，理想化为只有有限自由度的单元集合体，只要确定了单元的力学特性，就可以按结构分析的方法求解，使分析过程大为简化，配以计算机工具可以解决很多解析法无法解决的复杂工程问题。

作为声发生元件的压电振子具有双向机一电藕合特性，然而从机一电藕合的角度对其进行的理论分析还很有限。

由于藕合效应的影响，大多数工作还只是在特殊情况下进行，而对于一般情况，很难得到显式解，于是工作转向有限元分析。

ANSYS能很好地解决压电振子的自由度藕合问题及压电藕合问题，本章将利用有限元分析软件ANSYS，针对矩形悬臂支撑、矩形两端固定支撑、圆形周边固定支撑、圆形中间固定支撑和圆形简支支撑情况下的压电振子进行静力学和模态分析，从而更好地了解支撑方式对压电振子的振动情况和工作性能的影响，并为圆形结构和矩形结构压电式骨传导助听装置压电振子的支撑方式提供制作依据。

由于作为声发生元件的压电振子在力学变形与电学效应方面具有显著的机一电藕合特性，因此压电陶瓷的藕合问题是属于不同物理场的藕合问题。

而ANSYS单元库中的SOL工DS单元可用于磁、热、电、压电和结构场之间的三维藕合分析。

SOLIDS单元具有八个结点，每个结点有六个自由度。

当应用于压电分析时，SOLIDS具有大变形能力，此时其温度和磁场自由度不作计算。

所以选择实体单元SOLIDS对压电陶瓷进行网格划分，选择SOLID45对铜基板进行网格划分。

压电振子的建模参数如下:
(1)压电陶瓷参数:密度为7 . S x 103kg/m3、介电常数矩阵(}x 10-9F/m)、压电常数
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