功能梯度復(fù)合換能器的徑向振動特性分析.pdf

1、在超聲及水聲技術(shù)中，換能器是核心元件之一，它是一種能量轉(zhuǎn)換的器件。既可作為壓電陶瓷材料參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)測試振子，也可用作換能器的有源器件。功能梯度材料是一種特殊的非均勻材料，材料特性在空間上連續(xù)變化，具有傳統(tǒng)層合材料無可比擬的優(yōu)勢。
　　 利用徑向伸縮振動的壓電陶瓷圓環(huán)是常用的壓電器件，本文對壓電復(fù)合圓環(huán)換能器的徑向振動特性進(jìn)行了研究，該換能器由一個徑向極化的壓電圓環(huán)和一個彈性圓環(huán)在半徑方向復(fù)合而成，根據(jù)三維線彈性和壓電彈性理論，導(dǎo)出

2、了簡諧電信號激勵下平面應(yīng)力問題的控制方程并得到壓電圓環(huán)和彈性圓環(huán)的位移一般解，最終確定出諧振頻率和反諧振頻率的特征方程。此方法適用于任意厚度的壓電復(fù)合圓環(huán)換能器的參數(shù)分析。在此基礎(chǔ)上，改變內(nèi)外層材料分布的形式，假設(shè)材料沿徑向成冪函數(shù)方式變化，分別考慮了彈性層為功能梯度材料，壓電層為功能梯度材料，彈性層和壓電層均為功能梯度材料三種情形。通過算例分析了材料按不同梯度形式分布時，換能器的諧振頻率、反諧振頻率和有效機(jī)電耦合系數(shù)的變化規(guī)律，同時也