0-3型压电复合材料圆柱形水听器

使用0-3型PZT/P(VDF-TFE)压电复合材料研制出一种圆柱形水听器,对水听器的结构、材料以及灵敏度进行了理论分析,测量了水听器样品灵敏度随频率的变化曲线。研究结果表明,利用0-3型PZT/P(VDF-TFE)压电复合材料可制作出灵敏度高达-202.3 dB ref.1V/μPa的水听器,静态电容量较大,制作工艺简单,实际测量值和理论计算值很相近。     

制备工艺对0-3型压电复合材料的d33的影响

采用固化、热压、冷压工艺制备0-3型PZNN／PVDF压电复合材料，用准静态压电测试仪测试了压电复合材料的压电应变常数d33,通过对以上三种制备工艺的对比，结果表明：在无机和有机压电材料的体积比大于70％时，冷压工艺优于固化和热压工艺，在它们的体积比小于70％时，热压工艺优于冷压和固化工艺。     

大面积水听器用0-3型压电复合材料的制备

以钛酸铝（ＰＴ）和Ｆ２４「Ｐ（ＶＤＦ－ＴＦＥ）」为原材料，利用热轧法和旋转电晕放电极化方法制备出面积达３７５ｃｍ＾２，厚为首领μｍ的大面积０－３型ＰＴ／Ｐ（ＶＤＦ－ＴＦＥ）压电复合材料。其压电应变系数为３２ｐＣ／Ｎ，静水压压电系这到７８２．６ｍＶ．ｍ／Ｎ，并对其温度和压力稳定性进行了分析测试。     

基于压电振子的振动能量捕获行为研究

压电振子是实现振动能量捕获的重要基础,它的结构参数对其发电量和固有频率产生直接影响,需要进行优化设计.该文针对悬臂梁压电振子结构,采用ANSYS有限元建模方法,进行了静力学及模态仿真分析.研究了压电振子的各参数和质量块对其发电量、固有频率的影响规律,设计并搭建了实验台进行实验研究.实验结果验证了仿真分析的正确性,为压电振子的优化设计提供了依据.     

0-3型水泥基压电复合材料有限元分析与优化

用ANSYS有限元软件对纯压电陶瓷(PW)及0-3型水泥基压电复合材料(PCM0)依次进行静力、模态、谐响应及瞬态动力特性力-电耦合场分析,并以PCM0半径(Rc)和厚度(Hc)为变量对进行材料量优化设计。相比PW,PCM0垂直于极化方向的电位移增大10.9%,使压电应变常数增大;响应频率减小,呈稳态响应特性;水泥掺入对PCM0迟滞效应影响可接受。PCM0最优材料用量对应的Rc、Hc分为5.1mm、0.76mm。     

1-3-2型压电复合材料的研制

基于Newnhm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．     

有限元法分析1-3型压电复合材料换能器

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。     

1-3型压电复合材料设计分析

1-3复合材料作为敏感元件已经被广为研究,但作为一种激励元件的研究极为有限。利用有限元原理研究一种1-3型压电复合材料。这种材料中,PZT-5H压电陶瓷作为单元支梁,聚合物作为这种压电陶瓷周围的填充基体。通过改变PZT-5H在这种材料中的体积比率,再经过谐响应分析,可以得到一种具有最高的机电耦合特性的结构。为了简化有限元建模的复杂程度和缩短计算时间,将这种1-3型复合材料等价为单一相的材料,并加以验证。这种新型的1-3型压电复合材料作为前沿技术可以用在半导体封装领域键合机的换能器上。     

0-3型压电复合材料切向极化圆柱形水听器

利用0—3型PZT/P(VDF-TFE)压电复合材料设计制作了切向极化圆柱形水听器,并对水听器的灵敏度进行了理论分析,通过对样机的测试,灵敏度与理论计算值接近。理论研究和实验结果表明,使用0—3型压电复合材料可以研制出高灵敏度[–190.2dB(ref.1V/μPa)],的切向极化圆柱形水听器,而且制作工艺简单。     

基于Ansys的压电陶瓷材料振动特性仿真与研究

本文以智能材料中压电陶瓷为研究对象,对其进行的主动振动控制。本论文总结分析了压电陶瓷的特性和相关的物理学方程,依据理论分析的结果,确定PZT材料的具体参数的选择,分析压电陶瓷特性和力学模型。利用Ansys仿真软件对梁进行模态分析得到各阶模态下的振动频率,观察振动情况。并分析PZT在静态、动态电压下的电致伸缩特性。然后给梁上的压电陶瓷一个激振,观察和分析梁的振动情况。最后在梁的某个位置粘贴第二片压电陶瓷,对其施加与第一片相反的电压,抑制梁的振动,观察分析抑制情况。     

基于ADINA的PZT压电陶瓷有限元分析

压电陶瓷器件因边界条件和应力状况的复杂性而导致传统试验手段对其研究具有一定的局限性,该文针对这一特点,根据压电体结构场和电场的耦合性建立了与试验结果相一致的压电陶瓷有限元模型,利用大型有限元分析软件ADINA经过建立几何模型,定义边界条件,定义材料和耦合计算等步骤系统的分析了典型PZT压电陶瓷在电压作用下的变形问题,证实了模拟结果与真实试验结果的一致性,为实现对压电陶瓷形状和振动的控制奠定基础.     

基于ANSYS的压电微悬臂双梁的有限元分析

提出一种新型的对偶子式的压电微悬臂双梁,采用简化的等效器件建立数学分析模型,利用ANSYS对这种对偶子微悬臂梁进行模拟仿真分析,得出微悬臂梁的振型、固有频率及其在受外加负载时的形变和电压输出。同时分析微悬臂梁的几何尺寸对它们的影响,以便更好地指导实际工艺。     

矩形板压电振子振动有限元分析

利用有限元法，对具有四个凸起的矩形板压电振子的振动状态进行了解析计算，并根据其振动特点，重新选择结构参数制作了超声矩形板马达，结果大大提高了这种马达的转速和效率等性能。     

Sol—Gel法制备Li2B4O7薄膜

用Ｓｏｌ－Ｇｅｌ法在以单晶Ｓｉ（１１１）为基底材料上制备出了Ｌｉ２Ｂ４Ｏ７薄膜，对其工艺过程进行了研究，讨论了主要控制参数的作用。     

压电能量收集器件基于有限元仿真比较和研究

利用压电材料制作的器件采集环境中的振动能量,并转化为电能的微尺度器件正日益受到广泛关注。通过有限元仿真分析,研究了新颖的垂直式纳米线阵列结构(VING)和常见的压电悬臂梁结构的能量收集性能。在更贴近实际情况的低频条件下计算了75 000根纳米线阵列结构和压电悬臂梁结构的输出电压以及单位体积能量输出功率,并指出了其各自的特点。最后得出结论:VING更适于在振动强度较大的环境中工作,而悬臂梁结构则更适于在接近其谐振频率的环境中工作。     

基于ANSYS的工形压电发电装置有限元分析

针对目前悬臂梁压电发电装置的局限性,设计了一种工形的压电发电装置。运用ANSYS有限元软件建立了工形压电发电装置的有限元模型,并进行了静力分析及模态分析。分析结果表明,该工形压电发电装置的最大应变出现在每个转角折弯处,且每个转角折弯处的应变基本一致。根据压电方程可知,该处将产生最大的发电电压,所以在此粘贴压电片将具有最佳的发电能力。通过建立发电装置的压电耦合分析模型,计算得到在0.1mm的位移载荷作用下,每片压电片上将产生约15.1V的电压。最后,对该工形压电发电装置进行了参数化研究,结果表明,当选择长80 mm、宽15 mm、厚0.4 mm的压电工形板时,发电效果最佳,最大发电电压可达16.5V。     

超声轴承用压电换能器结构设计与有限元分析

提出了一种超声轴承用新型径向挤压式压电换能器,对换能器的机电特性进行了有限元分析。明确了有限元建模方法,从模态分析角度分析压电换能器的谐振频率和径向最大振幅,依据模态分析结果对压电换能器的幅频特性进行谐响应分析,采用正交试验法对换能器结构进行优化设计,制作最佳结构压电换能器样机,并进行工作频率测试。实验结果表明,换能器径向振动谐振频率的有限元计算值与实验结果具有良好的一致性,证明了有限元计算的正确性,为超声轴承用压电换能器的设计研究提供重要价值。     

位移载荷下折叠式压电振子的疲劳分析

在位移载荷下,为了预测粘结层厚度对折叠式压电振子的疲劳寿命,该文对粘结层进行理论分析,建立了一种折叠式压电振子的有限元模型,分别在85.5 Hz、105.8 Hz及153.2 Hz 3种不同的工作模式下,施加正弦位移载荷,并进行了模型静力分析,将分析结果传输到nCode DesignLife软件进行疲劳分析。结果表明,在粘结层厚为0.07 mm时,弹性层和压电层所受应力值最小;由疲劳寿命分析可知,结构发生破坏集中在压电陶瓷层,在105.8 Hz时,压电层的疲劳寿命次数为5.317×107;在85.5 Hz、153.2 Hz时,压电层的疲劳寿命次数分别为8.82×106和1.624×106。因此,在折叠压电振子实际应用中,需综合考虑粘结层厚度、位移载荷及压电陶瓷的疲劳寿命,才能实现最大的电能输出。     

一种高效的夹心换能器有限元设计方法研究

夹心式压电换能器是多种设备的核心器件.该文提出了对换能器前后两部分分别设计和仿真的方法,比传统的按整体进行计算和仿真的方法实现了更高的仿真设计效率:首先,对前后部分分别进行仿真与优化,实现前后部分的谐振一致性;其次,把前后部分模型整合实现对整体的仿真和调整;最后,按最优方案制作换能器,并与传统方法设计的换能器进行实验对比.通过实验证明,按照该文提出的方法,加工装配的换能器不仅研制周期短,且品质因数高、谐振阻抗小、有较大的有效机电耦合系数.