压电材料机电耦合参数测试试件的优化设计

在压电材料机电耦合参数e_(31)的测量中,测试试件的好坏对测试结果有非常重要的影响,因此需要建立精确模型,准确预测压电试件的性能。为了分析试件结构对e_(31)测量结果的影响,基于经典压电理论建立了压电层合梁理论模型,应用最小势能原理推导了控制方程和边界条件,计算得到了控制方程的一般解。将计算结果与现有实验数据进行对比,证明了该理论模型的准确性和有效性。通过对压电试件不同结构参数下的测试结果发现,e_(31)的测量精度与弯曲挠度成正比。在压电试件关键参数长、宽、厚中,试件的宽度对挠度的影响最小,因此可忽略宽度对e_(31)的测量精度。试件长度与挠度成正比,故为了提高测量精度,应延长压电梁的长度。厚度对压电参数e_(31)有着显著影响,当弹性层厚度比压电层厚度大100倍时,在e_(31)测量中可以忽略压电层对梁弯曲的影响。