基于扭转模态的角振动压电俘能器研究

以线性压电理论为基础,分析了压电陶瓷圆柱壳的扭转振动问题.由于压电陶瓷柱壳的扭转振动使得覆盖于柱壳两端的电极之间出现电势差,通过导线连接两电极与外负载,则圆柱壳在振动过程中所捕获的能量能有效地供给微电子器件工作.得到了输出电压、电流、能量、效率以及输出功率密度的解析表达式,并数值分析了这类压电俘能器的基本性能.结果表明,这种结构能够用作压电俘能器,将旋转机械能转化成为电能.

圆柱壳中圆盘状晶体压力传感器的厚度剪切振动

以电弹性体中叠加于偏场之上的小增量场理论为基础,研究了固定在圆柱壳中的圆盘状晶体谐振器的厚度剪切振动问题,得到了环境压力所诱导的谐振器频率漂移的表达式,该表达式可用于指导压力传感器的优化设计.数值结果表明:频率漂移与环境压力成正比,并且外壳的刚度越小或者压电晶片与外壳厚度之比越小,则压力传感器的灵敏度越高.

具有刚性双边裂纹的压电介质中的电荷相互作用分析

利用Stroh方法,研究了含双边固定导电裂纹的二维压电体在广义线力作用下的Green函数.首先分析的是因压电性和边界极化电荷所引起的作用在自由电荷上的Coulomb力.然后,再分析了双边裂纹附近的两个奇异点之间的相互作用问题(其中,至少一个奇异点处存在自由电荷).数值计算表明:当两个或多个奇点互相靠近且奇点中至少存在一个自由电荷时,Coulomb力将明显影响压电介质内的力电场,这时的Coulomb力将不能再被忽略掉.所得结果不仅适用于平面和反平面问题,也适用于面内变形与面外变形相耦合的情况.