User manual for ATILA, a finite-element code for modeling piezoelectric transducers

This manual for the user of the finite-element code ATILA provides instruction for entering information and running the code on a VAX computer. The manual does not include the code. The finite element code ATILA has been specifically developed to aid the design of piezoelectric devices, mainly for sonar applications. Thus, it is able to perform the model analyses of both axisymmetrical and fully three-dimensional piezoelectric transducers. It can also provide their harmonic response under radiating conditions: nearfield and farfield pressure, transmitting voltage response, directivity pattern, electrical impedance, as well as displacement field, nodal plane positions, stress field and various stress criteria...Its accuracy and its ability to describe the physical behavior of various transducers (Tonpilz transducers, double headmass symmetrical length expanders, free flooded rings, flextensional transducers, bender bars, cylindrical and trilaminar hydrophones...) have been checked by modelling more than twenty different structures and comparing numerical and experimental resultshttp://archive.org/details/usermanualforati00decaN

ÉTUDE DE LA LACUNE DANS LES SEMI-CONDUCTEURS IV, III-V ET II-VI PAR UNE MÉTHODE DE LIAISONS FORTES

L'approximation des liaisons fortes est appliquée à l'étude de l'influence de l'état de charge sur les propriétés de la lacune dans les covalents et les composés III-V et II-VI. Tout d'abord, un modèle moléculaire simple, ne tenant compte que des interactions entre orbitales sp3 pointant l'une vers l'autre est utilisé pour décrire le cristal parfait. Un bon accord est obtenu avec le modèle spectroscopique de Phillips et avec divers résultats expérimentaux. Puis ce modèle est appliqué à la lacune. Les modifications de la distribution de charge autour de celle-ci, ainsi que la variation du niveau associé à l'état lié avec l'état de charge sont décrites. Deux améliorations possibles sont proposées.The charge state dependence of the vacancy is studied, in a tight-binding approximation, in covalent crystals as well as in III-V and II-VI compounds. Firstly, a simple molecular model, which only takes account of the interactions between sp3 orbitals pointing towards each other, is used to describe the perfect crystal. A good agreement is obtained with Phillips' spectroscopic model and with various experimental results. Then, this model is applied to the vacancy. Variations of the charge distribution around it are obtained as well as the charge state dependence of the bound state energy. Two possible improvements are described

CALCUL DES CONSTANTES DIÉLECTRIQUES DANS LES SEMICONDUCTEURS III-V ET II-VI

Ce travail concerne l'étude des susceptibilités du 1er et du 2e ordre dans les semiconducteurs composés III-V et II-VI. Pour celle du 1er ordre, on détermine les divers moments de ε2(ω) dans l'approximation de Hartree-Fock. Ensuite on utilise une représentation approchée de ε2(ω) (sous forme de fonctions delta par exemple) dont les paramètres sont évalués de façon à satisfaire les premiers moments de la courbe exacte. On applique enfin ce modèle approché au calcul de la susceptibilité qui est proportionnelle au moment d'ordre - 1. On discute l'emploi de techniques similaires pour le calcul de la susceptibilité du second ordre dans ces systèmes. On donne enfin des résultats numériques préliminaires obtenus dans l'approximation des liaisons fortes.This work develops a study of the 1st and 2nd order dielectric constants of III-V and II-VI semiconductor compounds. For the 1st order one the moments of ε2(ω) are derived in the Hartree-Fock approximation. An approximate representation of ε2(ω) is then used (built from delta functions for instance) whose parameters are determined to satisfy the first moments of the exact curve. The model is finally applied to the calculation of the susceptibility which is proportionnal to the moment of order - 1. The use of similar techniques for the calculation of the second order susceptibility is also discussed. Preliminary numerical results are given using the tight-binding approximation

MODÉLISATION DE TRANSDUCTEURS MAGNÉTOSTRICTIFS À L'AIDE DU CODE ÉLÉMENTS FINIS ATILA

Un modèle mathématique tridimensionnel a été développé pour prendre en compte le phénomène physique de la magnétostriction. Il utilise une formulation variationnelle basée sur un potentiel magnétique scalaire réduit. Cette approche permet de modéliser des transducteurs magnétostrictifs en régime statique ou harmonique, dans l'air ou rayonnant dans un fluide, par la méthode des éléments finis. Cet article décrit brièvement le modèle mathématique, puis son application à l'étude d'un dispositif de caractérisation, pour lequel on dispose d'un modèle d'ondes planes ainsi que de mesures.New magnetostrictive rare earth - iron alloys offer an attractive opportunity for the design of high-power low-frequency transducers. In order to optimize the design of this particular class of transducers, a model based on a new variational principle has been derived, following a classical finite element method approach. This model describes the three-dimensional dynamic behavior of heterogeneous electromechanically coupled structures, in air or acoustically radiating in a surrounding fluid domain. Using a reduced scalar potential formulation of the magnetic field, the model has been implemented within the ATILA finite element code. In this paper, a general view of the method is given and results of the computation on a characterization device are compared to plane-wave model and experimental results

Homogénéisation de matériaux périodiques à l'aide de la méthode des éléments finis, dans la limite des grandes longueurs d'onde

Un modèle numérique a été développé pour étudier la propagation d'ondes planes harmoniques dans un matériau périodique dans une, deux ou trois directions de l'espace. Les propriétés homogénéisées de matériaux poreux sont déterminées sur un modèle anisotrope, dans la limite des grandes longueurs d'onde. Une validation a été faite sur des plaques perforées périodiquement par la mesure des fréquences de résonance.A numerical model has been developed to study the propagation of plane harmonic waves in single, doubly or triply periodic materials. The homogenized properties of porous materials are determined with the help of an anisotropic model, in the limit of large wavelengths. A validation has been carried out with periodically perforated plates, the resonance frequencies of which have been measured

Modélisation d'un tube à onde progressive pour la caractérisation de matériaux acoustiques de masquage

Afin de caractériser des matériaux de masquage en basse fréquence en mesurant leur efficacité de masquage, un tube à onde progressive a été développé. Cette communication décrit brièvement le formalisme utilisé ainsi que le modèle éléments finis employé pour simuler le comportement du tube à onde progressive.To characterize decoupling materials, at low frequencies, by measuring their decoupling efficiency, a progressive wave duct has been developed. This communication describes briefly the formalization used, and the finite element model used to simulate the progressive wave duct behaviour