功能梯度壓電梁的多場耦合特性分析.pdf

1、壓電材料是目前智能結(jié)構(gòu)系統(tǒng)研究中應(yīng)用最多的一種傳感和驅(qū)動(dòng)材料，應(yīng)用前景廣闊，研究成果豐富。為了實(shí)現(xiàn)大功率化，實(shí)現(xiàn)高效率、高可靠性，需要進(jìn)一步研究新的壓電材料及結(jié)構(gòu)，得到更大的升壓比和更高的轉(zhuǎn)化效率。工程中目前使用的壓電元件多為多層結(jié)構(gòu)，如壓電雙晶片、Rainbow及壓電堆等就是為了得到較大的驅(qū)動(dòng)力而產(chǎn)生的。但元件中某些成分和性質(zhì)的突變常常會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)局部的應(yīng)力失配現(xiàn)象，其后果是粘結(jié)層在低溫時(shí)容易開裂，在高溫時(shí)又容易產(chǎn)生蠕變，這大大降

2、低了元件的可靠度，并限制了它們在中程中的應(yīng)用范圍。為解決此問題，人們提出了以“梯度功能壓電材料”代替“壓電材料”，并取得了較理想的成果。 梯度功能壓電材料在工程應(yīng)用中有許多新的問題需要解決，本論文旨在研究壓電熱彈性懸臂梁的多場耦合特性，即尋求在熱、電等荷載輸入下梁中的多場解答。論文主要內(nèi)容包括： (1)采用逆解法給出了雙層壓懸臂梁在電場和溫度場共同作用下的理論解，并進(jìn)行了數(shù)值分析； (2)采用逆解法給出了多層壓懸

3、臂梁在電場和溫度場共同作用下的理論解，并進(jìn)行了數(shù)值分析： (3)基于壓電彈性理論，給出了功能梯度壓電懸臂梁在電場和溫度場共同作用下的精確解，并進(jìn)行了數(shù)值分析。 考慮到壓電參數(shù)g31，是表征壓電材料力-電耦合效應(yīng)的最主要的物理參數(shù)，因而在本文的研究中主要考慮了三個(gè)材料參數(shù)(即壓電參數(shù)g31、熱應(yīng)變?chǔ)?和熱傳導(dǎo)系數(shù)k33)對(duì)耦合場的影響，也就是說，在求解過程中，不同壓電層中只有上述三個(gè)材料參數(shù)是獨(dú)立變化的，而各層中其它材料參