TRANG THÔNG TIN NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI
VỀ MẶT HỌC THUẬT VÀ LÝ LUẬN CỦA LUẬN ÁN
Tên luận án: Phát triển mô hình tổng quát cho bộ phát rung siêu âm công suất lớn
Ngành: Kỹ thuật Cơ khí Mã số: 9.52.01.03
Nghiên cứu sinh: Nguyễn Thị Bích Ngọc
Cán bộ hướng dẫn 1: PGS.TS. Ngô Như Khoa
Cán bộ hướng dẫn 2: TS. Lương Việt Dũng
Cơ sở đào tạo: trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp, Đại học Thái Nguyên.
Những đóng góp của luận án về khoa học và thực tiễn:
Về mặt khoa học:
- Đóng góp phương pháp mới phân tích thông số phức của vật liệu PZT, sử dụng thuật toán HDS có độ tin cậy và độ hội tụ cao hơn so với các phương pháp đã được công bố trong xử lý tính phi tuyến, nâng cao độ chính xác của bài toàn hồi quy đa biến.
- Phát triển mới được mô hình phân tích phổ trở kháng phức tổng quát cho chồng gốm áp điện, cho phép phân tích phổ trở kháng phức với chồng các tấm PZT không đồng nhất, bổ sung cơ sở lý thuyết cho thiết kế và nghiên cứu hiện tượng lão hóa của bộ phát rung siêu âm.
- Hoàn thiện hệ thống hóa cách thức định danh các tham số quan trọng của mô hình phần tử hữu hạn sử dụng phần mềm ABAQUS, có giá trị tham khảo cho các nghiên cứu phân tích, mô phỏng lớp các bài toán bộ phát rung siêu âm khác; mô hình 2D hiệu quả có giá trị tham khảo hữu ích trong phát triển các bài toán thiết kế ngược các kết cấu bộ phát rung.
Về mặt thực tiễn:
- Xây dựng các chương trình tính toán trên nền Matlab có thể ứng dụng trong thực tiễn thiết kế thiết bị siêu âm công suất cao, bao gồm xác định các thông số phức của vật liệu PZT thương mại; tính toán, phân tích đặc tính điện chồng gốm áp điện cũng như kết cấu tổng thể của bộ phát rung siêu âm.
- Hệ thống hóa cách thức định danh các tham số quan trọng của mô hình phần tử hữu hạn trên phần mềm ABAQUS để phân tích và mô phỏng ứng xử cơ học của bộ phát rung siêu âm, giúp ích cho thực tiễn ứng dụng, đặc biệt trong thiết kế ngược phục vụ yêu cầu của mỗi ứng dụng cụ thể.
INFORMATION ON NEW ACADEMIC AND THEORETICAL
CONTRIBUTIONS OF THE THESIS
Thesis’s Title: Development of a Generalized Model for High-Power Ultrasonic Transducers
Major: Mechanical Engineering Code: 9.52.01.03
PhD Candidate: Nguyen Thi Bich Ngoc
Science Instructor 1: Assoc.Prof.Dr. Ngo Nhu Khoa
Science Instructor 2: Dr. Luong Viet Dung
University: Thai Nguyen University of Technology
The contributions of thesis on science and practice, including:
Scientific Contributions:
- A novel method is proposed for analyzing the complex parameters of PZT materials using the Hybrid Differential Evolution and Symbiotic Organisms Search (HDS) algorithm, which offers higher reliability and convergence compared to existing approaches in solving nonlinear optimization problems, thereby improving the accuracy of multivariable regression models.
- A generalized impedance spectrum analysis model is developed for piezoelectric stacks, allowing the analysis of complex impedance spectra for non-homogeneous PZT multilayers. This model provides a theoretical basis for the design and aging analysis of high-power ultrasonic transducers.
- A complete framework is established for identifying critical parameters in finite element modeling of ultrasonic transducers using ABAQUS. The validated 2D axisymmetric FEM model offers an efficient and reliable reference for analyzing and simulating a wide range of ultrasonic transducer configurations, particularly in inverse design problems.
Practical Contributions:
- A set of computational tools is developed in MATLAB, enabling practical applications in high-power ultrasonic transducer design. These tools include modules for identifying complex material parameters of commercial PZT ceramics, analyzing electrical characteristics of multilayer stacks, and simulating the overall structure of ultrasonic transducers.
- A standardized approach is established for defining key parameters in FEM models using ABAQUS to analyze the mechanical behavior of ultrasonic transducers. This modeling framework is particularly useful for inverse design and customization of transducer structures for specific application requirements.
