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一种改进型1-3-2压电复合材料的研究
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作者 井苏杰 于肇贤 王宏伟 《压电与声光》 CAS 北大核心 2024年第2期223-226,共4页
高质量的压电换能器需要具备较高的机电耦合系数和灵敏度。该文在传统型1-3-2压电复合材料的基础上提出了一种改进型1-3-2压电材料,提高了压电换能器的机电耦合系数和换能器的接收灵敏度。通过有限元仿真分析了不同间距对改进型1-3-2压... 高质量的压电换能器需要具备较高的机电耦合系数和灵敏度。该文在传统型1-3-2压电复合材料的基础上提出了一种改进型1-3-2压电材料,提高了压电换能器的机电耦合系数和换能器的接收灵敏度。通过有限元仿真分析了不同间距对改进型1-3-2压电材料敏感元件的谐振频率、反谐振频率及机电耦合系数的影响,并与传统1-3-2型压电复合材料进行了对比。结果表明,与传统型1-3-2压电复合材料相比,在相同间距条件下,改进型压电材料的机电耦合系数约大0.03。制做的3种不同间距改进型压电材料表明,间距为1 mm的改进型压电材料的机电耦合系数较大,约为0.68。 展开更多
关键词 不同间距 1-3-2型压电复合材料 改进型 谐振频率 反谐振频率 机电耦合系数
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基于PMNT陶瓷的1-3型压电复合材料软模板法制备及其超声换能器研究
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作者 孙瑞雨 李晓兵 +5 位作者 杨钊萍 陈兴飞 孙丰龙 陈建伟 夏子颐 周长江 《功能材料》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期5001-5006,共6页
医用高频超声换能器广泛应用于人体及生物组织的精细结构成像。1-3型压电复合材料因具有较高的机电耦合系数和较低的声阻抗而成为高频超声换能器的核心材料。基于有限元计算和软模板法设计制备了高性能Pb(Mg_(1/3)Nb_(2/3))O_(3)-PbTiO_... 医用高频超声换能器广泛应用于人体及生物组织的精细结构成像。1-3型压电复合材料因具有较高的机电耦合系数和较低的声阻抗而成为高频超声换能器的核心材料。基于有限元计算和软模板法设计制备了高性能Pb(Mg_(1/3)Nb_(2/3))O_(3)-PbTiO_(3)陶瓷/环氧树脂压电复合材料,并对材料进行了系统的电学性能测试。结果显示该1-3型压电复合材料具有优异的声学综合性能,其厚度伸缩模式机电耦合系数k t达到70.1%,其声阻抗Z a达19.05 MRayl。利用该材料制备了高频超声换能器,其-6 dB带宽达85%,插入损耗为17.7 dB。结果表明使用软模板法制备的压电复合材料具有适合于超声成像的优异的综合性能,有望促进高频超声换能器的商业化应用。 展开更多
关键词 1-3型压电复合 PMNT陶瓷 高频超声换能器 软模板法
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Fabrication and Performances of 1-3-2 Piezoelectric Ceramic/Polymer Composite 被引量:1
3
作者 Likun Wang Guang Li +2 位作者 Hongliang Du Lei Qin Shuxiang Li 《稀有金属材料与工程》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2006年第A03期511-513,共3页
A novel 1-3-2 piezoelectric composite has been developed,which consists of piezoelectric ceramic plate and 1-3 piezoelectric composite.The composite was fabricated by dicing PZT ceramic along mutual perpendicular two ... A novel 1-3-2 piezoelectric composite has been developed,which consists of piezoelectric ceramic plate and 1-3 piezoelectric composite.The composite was fabricated by dicing PZT ceramic along mutual perpendicular two directions and then filling epoxy into grooves.The piezoelectric and electromechanical properties of the novel composite were determined. The results show a coefficient d_ (33) of 405pC/N,a vibration displacement of 113.5pm,an acoustic impendence of 13.3 Mraly, a bandwidth of 12kHz and a thickness electromechanical coupling coefficient of 0.56. 展开更多
关键词 1-3-2 piezoelectric composite FABRICATION PERFORMANCES
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The fabrication and properties of 1-3 piezoelectric composite 被引量:2
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作者 QIU Yan-qin LIU Jun MENG Xian-feng CHEN Cai-feng YAN Ping LUO Ying 《材料科学与工程(中英文版)》 2008年第4期53-57,共5页
关键词 压电复合材料 制备 陶瓷纤维 性能 机械品质因数 陶瓷粉末 微观结构 环氧树脂
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改性1-3型压电复合材料理论模型与仿真
5
作者 王嘉程 张金英 +1 位作者 仲超 秦雷 《压电与声光》 CAS 北大核心 2023年第6期878-885,891,共9页
针对高机电耦合系数和曲面换能器的应用需求,该文提出一种由压电陶瓷、环氧树脂和硅橡胶三相复合的改进1-3型压电复合材料,基于Newnhams串、并联分析对复合材料的理论模型进行了推导,并利用Matlab进行了数值计算,分析了改性1-3型复合材... 针对高机电耦合系数和曲面换能器的应用需求,该文提出一种由压电陶瓷、环氧树脂和硅橡胶三相复合的改进1-3型压电复合材料,基于Newnhams串、并联分析对复合材料的理论模型进行了推导,并利用Matlab进行了数值计算,分析了改性1-3型复合材料的结构参数对厚度机电耦合系数、等效密度和厚度频率常数的影响。结果表明,陶瓷-环氧复合相的体积分数为0.2~0.5,陶瓷-环氧复合相中的压电陶瓷体积分数为0.6~0.7时,改性1-3型压电复合材料的性能参数较好;利用ANSYS软件对复合材料进行了有限元仿真,将仿真结果与理论计算进行了对比,二者具有较好的一致性,验证了理论模型评估材料性能的准确性。 展开更多
关键词 改性1-3型压电复合材料 理论模型 有限元仿真 结构参数 性能参数
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1-3-2压电复合材料机电理论分析和频率仿真
6
作者 李洋 王宏伟 +1 位作者 于肇贤 夏丽莉 《压电与声光》 CAS 北大核心 2023年第3期419-424,共6页
该文研究了1-3-2压电复合材料的厚度振动谐振频率与尺寸的关系。应用压电学和弹性动力学理论建立了机电等效图,对1-3-2压电复合材料的厚度振动模态进行了机电理论分析,并对其谐振频率进行了计算。利用有限元仿真软件分析了在厚度振动模... 该文研究了1-3-2压电复合材料的厚度振动谐振频率与尺寸的关系。应用压电学和弹性动力学理论建立了机电等效图,对1-3-2压电复合材料的厚度振动模态进行了机电理论分析,并对其谐振频率进行了计算。利用有限元仿真软件分析了在厚度振动模态下,1-3-2压电复合材料谐振频率、反谐振频率与尺寸变化的关系。结果表明,纵向尺寸比变大时,频率曲线呈下降趋势;横向尺寸比变大时,频率曲线呈上升趋势;横纵尺寸比变大时,频率曲线呈缓慢下降趋势;基底厚度变大时,频率曲线呈先减小后增大趋势。4种情况中,纵向尺寸比对于整体的谐振和反谐振频率影响最显著。 展开更多
关键词 1-3-2压电复合材料 厚度振动 机电等效图 有限元仿真 谐振频率
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基于1-3压电复合材料宽带超声换能器研究
7
作者 高伟宸 曾涛 +2 位作者 罗曼 苏纯珍 曾德平 《压电与声光》 CAS 北大核心 2023年第4期607-613,共7页
电声转换效率与换能器带宽是评价聚焦超声换能器性能的重要指标。传统压电陶瓷制备的聚焦超声换能器,其电声转换效率与换能器带宽偏低。该文采用实验结合仿真模拟的方式,通过研究1-3压电复合材料中压电相的体积比、环氧相改性、调控匹... 电声转换效率与换能器带宽是评价聚焦超声换能器性能的重要指标。传统压电陶瓷制备的聚焦超声换能器,其电声转换效率与换能器带宽偏低。该文采用实验结合仿真模拟的方式,通过研究1-3压电复合材料中压电相的体积比、环氧相改性、调控匹配层阻抗与匹配层厚度对换能器性能的影响,开发了一种基于1-3压电复合材料的聚焦超声换能器,实现了82.3%的电声转换效率与140 kHz的换能器带宽。结果表明,与同等规格的传统压电陶瓷聚焦超声换能器相比,该超声换能器的两项指标分别提升了105%与250%,这为大功率聚焦超声换能器的设计开发提供了参考与指导。 展开更多
关键词 1-3压电复合材料 聚焦超声换能器 电声转换效率 换能器带宽 匹配层
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超快激光制备高频1-3型PIN-PMN-PT复合材料超声换能器
8
作者 刘友健 雷智洪 +2 位作者 吴俊伟 陈燕 纪轩荣 《压电与声光》 CAS 北大核心 2023年第2期288-293,共6页
与其他压电材料相比,1-3型压电单晶复合材料具有优异的压电性能和更匹配的声学特性,更有利于制备出性能优异的超声换能器。该文通过有限元软件COMSOL对复合材料的振动模态及阻抗特性进行了系统的研究,同时采用皮秒激光制备了高频1-3型Pb... 与其他压电材料相比,1-3型压电单晶复合材料具有优异的压电性能和更匹配的声学特性,更有利于制备出性能优异的超声换能器。该文通过有限元软件COMSOL对复合材料的振动模态及阻抗特性进行了系统的研究,同时采用皮秒激光制备了高频1-3型Pb(In_(1/2)Nb_(1/2))O_(3)-Pb(Mg_(1/3)Nb_(2/3))O_(3)-PbTiO_(3)(PIN-PMN-PT)铁电单晶/环氧树脂复合材料,并进行了性能表征。该1-3复合材料机电耦合系数为0.65,声阻抗为19.96 MRayls。该复合材料可用于制备高频超声换能器,结果表明,换能器中心频率为17.68 MHz,-6 dB带宽为84.38%,插入损耗为-25.4 dB。 展开更多
关键词 1-3型压电复合材料 Pb(In_(1/2)Nb_(1/2))O_(3)-Pb(Mg_(1/3)Nb_(2/3))O_(3)-PbTiO_(3)(PIN-PMN-PT)单晶 皮秒激光 超声换能器 有限元
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Electrochemical performance of La_(1-x)Sr_xCuO_(3-δ)-Sm_(0.15)Ce_(0.85)O_(1.925) composite cathodes in IT-SOFCs
9
作者 ZHENG Minzhang XIN Hua LIU Xiaomei LIU Qian XU Dan SU Wenhui 《Rare Metals》 SCIE EI CAS CSCD 2006年第z1期256-260,共5页
The cathode material La1-xSrxCuO3-δ(x=0.15, 0.2, 0.3, 0.4) was synthesized by a sol-gel method. X-ray diffraction reveals that a single phase of perovskite is formed. The investigation of the electrical properties su... The cathode material La1-xSrxCuO3-δ(x=0.15, 0.2, 0.3, 0.4) was synthesized by a sol-gel method. X-ray diffraction reveals that a single phase of perovskite is formed. The investigation of the electrical properties suggests that La0.7Sr0.3CuO3-δ has the highest electrical conductivity. La0.7Sr0.3CuO3-δ powder was mixed with different amount SDC (Sm0.15Ce0.85O1.925) powder (5wt.%-30wt.%) as composite cathodes. Electrochemical properties of the composite cathodes were researched further. Investigation suggests that the addition of appropriate amount SDC to La0.7Sr0.3CuO3-δ can improve the electrochemical properties and obtain better cathodic performance. Using La0.7Sr0.3CuO3-δ-SDC composite materials as a cathode based on SDC electrolyte, higher current density and power density at intermediate temperatures can be obtained. 展开更多
关键词 SOFC composite Cathode La1-xSrxCuO3-δ SDC
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1-3型水泥基压电复合材料的制备及性能 被引量:16
10
作者 黄世峰 叶正茂 +3 位作者 王守德 徐东宇 常钧 程新 《复合材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第1期122-126,共5页
采用切割-浇注法,以硫铝酸盐水泥为基体,制备了1-3型水泥基压电复合材料。详细阐述了1-3型水泥基压电复合材料的制备过程;研究了0.375Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-0.375PbTiO3-0.25PbZrO3压电陶瓷柱的宽厚比w/t对1-3型水泥基压电复合材料的压电性... 采用切割-浇注法,以硫铝酸盐水泥为基体,制备了1-3型水泥基压电复合材料。详细阐述了1-3型水泥基压电复合材料的制备过程;研究了0.375Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-0.375PbTiO3-0.25PbZrO3压电陶瓷柱的宽厚比w/t对1-3型水泥基压电复合材料的压电性能、介电性能和声阻抗的影响。结果表明:压电陶瓷柱的宽厚比w/t对1-3型水泥基压电复合材料性能有很大影响,随着w/t的增加,其压电应变常数d33、机电耦合系数Kp与Kt、机械品质因数Qm、介电常数rε和介电损耗tanδ均随着w/t的增加而减小,而压电电压常数g33值几乎不受w/t的影响。在压电陶瓷体积分数仅为22.72%的条件下,调节压电陶瓷柱的宽厚比w/t至0.130,可使复合材料的声阻抗与混凝土的声阻抗十分接近,从而有效地解决了智能材料在土木工程中的声阻抗相容性问题。 展开更多
关键词 1-3型水泥基压电复合材料 压电性能 介电性能 机电耦合系数 声阻抗
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1-3型水泥基压电复合材料传感器的性能 被引量:10
11
作者 黄世峰 常钧 +3 位作者 秦磊 杨晓明 李宗津 程新 《复合材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第1期112-118,共7页
以1-3型水泥基压电复合材料作为传感元件制备了水泥基压电复合材料传感器。研究了水泥基压电复合材料传感器的频率响应、线性性能以及应用于混凝土后的传感性能。结果表明:当加载频率小于5 Hz时,所有载荷下传感器输出电压的幅值均增大,... 以1-3型水泥基压电复合材料作为传感元件制备了水泥基压电复合材料传感器。研究了水泥基压电复合材料传感器的频率响应、线性性能以及应用于混凝土后的传感性能。结果表明:当加载频率小于5 Hz时,所有载荷下传感器输出电压的幅值均增大,但当加载频率大于5 Hz时,所有载荷下传感器输出电压的幅值几乎与输入载荷频率无关;传感器的输出电压幅值和输入载荷幅值之间存在明显的线性关系。水泥基压电传感器在实际混凝土结构中具有良好的传感特性,其输出电压与复杂载荷、随机载荷和脉冲载荷均呈现明显的一一对应关系,且与输入载荷基本同步,不存在滞后现象,试验输出电压值与理论输出电压值也非常吻合。该传感器非常适合于土木工程结构的健康监测。 展开更多
关键词 13型水泥基压电复合材料 传感器 频率响应 线性性能 传感性能
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1-3型压电复合材料及其研究进展 被引量:35
12
作者 赵寿根 程伟 《力学进展》 EI CSCD 北大核心 2002年第1期57-68,共12页
1-3型压电智能复合材料是由一维连通的压电相平行排列于三维连通的聚合物中而形成的两相压电复合材料.简述了1-3型压电智能复合材料形成及其材料结构构成变化的发展历程,并从理论分析、参数辨识、数值计算和试验方法四方面阐述... 1-3型压电智能复合材料是由一维连通的压电相平行排列于三维连通的聚合物中而形成的两相压电复合材料.简述了1-3型压电智能复合材料形成及其材料结构构成变化的发展历程,并从理论分析、参数辨识、数值计算和试验方法四方面阐述了宏观等效特征参数的研究状况.在此基础上对现有的制备工艺技术的优缺点进行了比较,对声学、医学、控制、航空航天等已应用和可能应用的领域的现状和发展趋势进行了回顾和展望,最后建议了1-3型压电智能复合材料今后几个较为重要的研究方向. 展开更多
关键词 压电智能结构 1-3型压电复合材料 电极压电纤维复合材料 结构传感器 智能材料 夹杂理论 叉型电极压电纤维复合材料
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1-3-2型压电复合材料的研制 被引量:6
13
作者 李光 王丽坤 +1 位作者 栾桂冬 张福学 《压电与声光》 CSCD 北大核心 2005年第1期71-73,共3页
基于Newnham复合材料串、并联理论,推导了计算1-3-2型压电复合材料的介电常数和压电常数的公式。经反复试验,研制了两批1-3-2型压电复合材料样品。测试结果表明,1-3-2型压电复合材料性能参数的理论计算值与实测结果相符。
关键词 1-3-2型压电复合材料 介电常数 压电常数 制作工艺
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1-3型压电纤维主动叠层板扭转特性的研究 被引量:6
14
作者 赵寿根 程伟 管德 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第4期624-629,共6页
对4类典型铺层的1-3型压电纤维复合材料主动板的变形模式进行了理论分析。在此基础上对具有扭转变形模式的主动叠层板进行了振动特性分析,得到了该类型主动叠层板在外界电场激励下的稳态解。最后对该类主动叠层板的扭转振动特性进行了... 对4类典型铺层的1-3型压电纤维复合材料主动板的变形模式进行了理论分析。在此基础上对具有扭转变形模式的主动叠层板进行了振动特性分析,得到了该类型主动叠层板在外界电场激励下的稳态解。最后对该类主动叠层板的扭转振动特性进行了深入的研究,包括作用电场强度的大小、频率对扭转特性的影响、压电纤维铺层角和压电纤维体积比对主动叠层板扭转特性的影响等。算例表明本文计算模型和有限元得到的结果符合良好,同时算例结果表明含1-3型压电纤维复合材料主动叠层板具有良好的主动扭转特性。 展开更多
关键词 1-3型压电纤维复合材料 振动特性 扭转特性 电场激励
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1-3型压电复合材料研究现状与展望 被引量:9
15
作者 徐玲芳 陈文 周静 《陶瓷学报》 CAS 2006年第1期145-150,共6页
本文综述了近年来国内外1-3型压电复合材料的研究现状,并从理论模型、制备工艺、功能相体系的选择及其特点与应用等四个方面进行阐述,最后对其发展前景进行了展望。
关键词 压电陶瓷 聚合物 1-3型压电复合材料 换能器
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有限元法分析1-3型压电复合材料换能器 被引量:5
16
作者 李莉 王丽坤 秦雷 《压电与声光》 CSCD 北大核心 2015年第3期441-445,共5页
1-3型压电复合材料圆柱型换能器由薄片状1-3型压电复合材料沿金属薄壁圆管周期排列粘贴而成。根据换能器实际结构和1-3型压电复合材料等效参数模型,利用有限元法在ANSYS中分别建立了两种仿真模型。为验证等效参数模型的可靠性,实验通过... 1-3型压电复合材料圆柱型换能器由薄片状1-3型压电复合材料沿金属薄壁圆管周期排列粘贴而成。根据换能器实际结构和1-3型压电复合材料等效参数模型,利用有限元法在ANSYS中分别建立了两种仿真模型。为验证等效参数模型的可靠性,实验通过改变模型结构尺寸,使换能器内半径从20mm变化到50mm,每5mm作为一个数据点进行建模。仿真计算相同结构尺寸下两种模型的径向振动频率,比较显示两种模型仿真结果接近,平均相对误差仅2.3%。因此,可利用模型II代替模型I对1-3型压电复合材料圆柱型换能器进行仿真分析,从而简化建模和计算。在此基础上,利用模型II分别模拟了该种换能器在空气和水中径向振动频率附近的导纳、发射电压响应和接收电压灵敏度等性能。 展开更多
关键词 水声换能器 1-3型压电复合材料 圆柱形换能器 建模 有限元仿真
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1-3型压电纤维复合材料的细观力学模型及其力电宏观参数研究 被引量:10
17
作者 赵寿根 程伟 《应用力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第3期335-341,共7页
基于均匀场理论和细观力学方法提出了弹簧串并联模型和电容串并联模型来分别描述1-3型压电纤维复合材料的力学性能和电学性能,并采用此模型对压电复合材料的宏观力学和电学性能参数进行了预报。在沿着纤维方向,采用并联模型来描述1-3型... 基于均匀场理论和细观力学方法提出了弹簧串并联模型和电容串并联模型来分别描述1-3型压电纤维复合材料的力学性能和电学性能,并采用此模型对压电复合材料的宏观力学和电学性能参数进行了预报。在沿着纤维方向,采用并联模型来描述1-3型压电纤维复合材料的力学和电学特性,因为在这个方向上压电纤维和基体连续并联分布;在垂直纤维方向,模型既含有串联部分又含有并联部分,从而对整体而言形成了混合串并联模型。算例结果相互比较表明该模型对1-3型压电纤维复合材料有准确的描述。 展开更多
关键词 1-3 压电纤维复合材料(PFC) 串并联模型 力学性能参数 电学性能参数
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基于1-3压电复合材料的透镜式聚焦换能器设计 被引量:2
18
作者 汤旭东 曾德平 +1 位作者 杨增涛 赵强 《压电与声光》 CSCD 北大核心 2013年第4期545-548,共4页
为了抑制压电陶瓷透镜式聚焦换能器振动的多模耦合现象,提高换能器电声转换效率,采用1-3压电复合材料,设计了一种新型的透镜式聚焦换能器;首先计算并仿真了1-3压电复合材料的厚度谐振频率ft和厚度机电耦合系数kt,理论和仿真结果分别相差... 为了抑制压电陶瓷透镜式聚焦换能器振动的多模耦合现象,提高换能器电声转换效率,采用1-3压电复合材料,设计了一种新型的透镜式聚焦换能器;首先计算并仿真了1-3压电复合材料的厚度谐振频率ft和厚度机电耦合系数kt,理论和仿真结果分别相差2.947%和0.933%;接着对换能器做振动分析,结果表明,在换能器谐振频率ft处,声透镜中心径向振幅仅为厚度振幅的7.9%,径向振动得到有效抑制,这有助于提高换能器电声转换效率。 展开更多
关键词 1-3压电复合材料 声透镜 聚焦换能器 有限元分析 ANSYS
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1-3型压电纤维复合材料结构参数对驱动性能的影响 被引量:2
19
作者 李允 沈星 王宁 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第12期89-92,99,共5页
采用有限元方法对1-3型压电纤维复合材料(Macro-fiber composites,MFC)建立微机电模型,讨论了交叉指形电极关键尺寸、两相结构尺寸对驱动性能的影响。结果表明:分支电极中心距p一定时,取较大的分支电极宽度w可得到较大的自由应变和夹持... 采用有限元方法对1-3型压电纤维复合材料(Macro-fiber composites,MFC)建立微机电模型,讨论了交叉指形电极关键尺寸、两相结构尺寸对驱动性能的影响。结果表明:分支电极中心距p一定时,取较大的分支电极宽度w可得到较大的自由应变和夹持应力;当分支电极宽度w不变时,随p/w的增加,自由应变增加而夹持应力减小;采用交叉指形电板结构可使1-3型压电纤维复合材料具有较高的横观各向异性,横向效应系数可提高2.3倍。较小的聚合物层厚度a、纤维截面尺寸c有助于提高压电纤维复合材料的驱动性能,较小的纤维间聚合物宽度b有助于提高压电纤维复合材料的自由应变,但夹持应力则相应降低。 展开更多
关键词 1-3型压电纤维复合材料 驱动性能 有限元方法 自由应变
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1-3-2型复合材料的面板应力放大作用研究 被引量:1
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作者 居伟骏 李邓化 +1 位作者 贾美娟 马永成 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第z3期2490-2492,2503,共4页
在1-3-2型压电复合材料上表面覆盖金属面板,不仅可以解决电极引出困难的问题,而且面板的应力放大作用可以提高复合材料的压电性能。本文利用有限元分析方法分析面板应力放大作用产生的原因,讨论面板的杨氏模量、泊松比和厚度对应力放大... 在1-3-2型压电复合材料上表面覆盖金属面板,不仅可以解决电极引出困难的问题,而且面板的应力放大作用可以提高复合材料的压电性能。本文利用有限元分析方法分析面板应力放大作用产生的原因,讨论面板的杨氏模量、泊松比和厚度对应力放大作用的影响。研究结果表明:选用较小杨氏模量,较大泊松比的金属材料作为面板能有效地提高1-3-2型压电复合材料的压电性能。对于不同材料的金属面板,其最佳厚度的选取范围是不同的,只有选择了适当的厚度,才能最大限度地发挥面板的应力放大作用。 展开更多
关键词 面板 应力放大 1-3-2型压电复合材料 有限元分析
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