弯曲振动下压电陶瓷复合圆盘的可靠性分析

为加快压电陶瓷复合圆盘结构参数的确定中所做的正交试验进程,研究了基于可靠性分析的Monte Carlo法,对压电喷嘴-挡板结构中盘弯曲振动下的压电陶瓷复合圆盘参数进行选定,利用ANSYS软件的概率设计系统分析非确定性输入参数对结构性能的影响。分析结果表明,喷嘴-挡板结构对压电陶瓷半径R1敏感性最大,其次为铜电极厚度T2,二者影响均为负值,说明它们与喷嘴-挡板的结构性能成反比,而压电陶瓷厚度T1影响是正值,表明它与喷嘴-挡板结构性能成正比,并且得出三者之间定量关系为R1>T2>T1。研究结果为加快正交试验进程,提高试验准确性提供了依据。     

复合连通型压电水声换能器基阵的研究

针对压电水声换能器自由场电压接收灵敏度问题,以Cymbal换能器为压电相,聚氨酯为聚合物相,构成了具有1-3复合连通型特征的压电复合水声换能器平面均匀并联基阵.建立了基阵数学模型;制作并测试了该基阵的自由场电压接收灵敏度.结果表明,该种结构的压电复合水声换能器的自由场电压接收灵敏度与阵元的体积分数有关;与阵元的间距有关,阵元间距在对应于辐射因子为零处时,可得到该基阵的自由场电压接收灵敏度的最大值;其自由场电压接收灵敏度的实测值与理论值有很好的吻合程度,基阵的基波谐振频率比单个换能器阵元的基波谐振频率明显降低.     

Janus-Helmholtz水声换能器理论问题研究

为了解决Janus-Helmholtz水声换能器研究中的理论问题,通过互辐射模型时的Janus-Helmholtz水声换能器等效电路,分析了Janus换能器纵振动谐振频率在水中升高的原因;通过对Janus换能器纵振动和液腔振动的相频曲线的分析,得出了Janus-Helmholtz水声换能器宽带发射的机理,研究了腔体弹性对Helmholtz声学性能的影响规律。设计了工作频段为1~3 k Hz的Janus-Helmholtz换能器试验样机,样机的测试结果表明其振动及声学特性与理论研究结果相符。     

槽钹形压电复合换能器理论建模及有限元分析

为了解决传统钹形压电复合换能器在用作传感器和驱动器时，由于存在的环向应力，导致部分输出机械能损耗及换能效率不高的问题，提出一种新型高性能钹形压电复合换能器.该压电复合换能器通过对钹形金属片沿径向切槽以释放金属片中的环向应力的方法，使压电片的机电转换能量能够充分发挥出来，以提高换能器工作性能.通过对该槽钹形压电复合换能器进行压电学及力学分析，建立了槽钹形压电复合换能器的力学理论模型，并通过对不同槽数的槽钹形压电复合换能器进行输出力、输出位移及固有频率的理论计算及有限元分析，验证了槽钹形压电复合换能器较传统钹形压电复合换能器的能量转换率提高了86％     

超声波探伤仪压电换能器有关参数分析

负载为固体的探头、其频率特性的最大值并不与半波振子的固有频率相同。最佳工作频率决定于频率特性最大值偏移的大小，并与表面加工质量有关。当对分辩率要求也不高时，采用声阻抗较小的材料构成λ／４的耦合层来提高换能器的灵敏度。     

超声波探伤仪压电换能器有关参数分析

负载为固体的探头，其频率特性的最大值并不与半波振子的固有频率相同，最佳工作频率决定于频率特性最大值偏移的大小，并与表面加工质量有关。当时分辩率要求不高时，采用声阻抗较小的材料构成λ／４的耦合层来提高换能器的灵敏度。     

压电驱动膜片的弯曲振动仿真

基于压电本构方程,建立了压电弹性复合驱动膜的机电耦合模型,利用ANSYS软件对压电复合膜进行了静态及一阶模态分析,对比分析了空心与实心PZT复合膜片的驱动能力,分别讨论了复合膜厚度、压电膜与弹性膜直径比等结构参数对膜片振动挠度的影响,获得了压电层与弹性层最佳粘贴比.     

MEMS钹式压电复合换能器的设计与仿真

在专业MEMS CAD软件ANSYS和Intellisuite中创建MEMS钹式压电复合换能器的实体模型,通过施加载荷分析钹式换能器在MEMS技术尺寸范围内的性能,包括模拟分析MEMS钹式压电复合换能器的力与位移的性能关系以及等效压电常数d33^c与MEMS钹式压电复合换能器形状参数的性能关系,仿真结果验证了所设计模型的有效性。设计了MEMS钹式压电复合换能器的工艺流程,在Intellisuite软件中给出相应结构物理模拟参数,工艺仿真结果验证了设计工艺理论上的可行性。     

改善压电圆管换能器设计的振动特性分析

运用弹性力学中的薄壳理论，分析了径向极化压电圆管换能器的振动特性，并在此基础上推导出换能器等效电路的阻抗特性，为换能器的设计提供了依据。分析及计算结果表明，本文的理论与以往常用的薄膜理论相比，不仅在物理概念上能给出更恰当的解释，而且在计算精度上也更接近实际。     

基于1-1-3型压电复合材料水声换能器性能分析

为提高高频水声换能器的性能,提出了一种基于1-1-3型压电复合材料的带有梯形匹配层的水声换能器设计。应用有限元方法分析了有无匹配层对复合材料电性能、辐射端振动位移的影响。并研制了带匹配层和不带匹配层的2种水声换能器。测试结果显示引入匹配层使得水声换能器在谐振频率为360 kHz时最大发送电压响应达到169.4 dB,接收电压灵敏度为-190 dB,-3 dB下接收信号带宽最大可达70 kHz,最大声源级达到208 dB。发送电压响应比没有匹配层的换能器提高了3.8 dB、声源级提高了6 dB、接收带宽拓宽了1.45倍。     

压电陶瓷换能器的研究与应用

超声换能器基于压电材料制作,通过发射一定频率的超声信号,并接收载有介质信息的信号对目标介质进行检测.压电陶瓷的特殊性能决定了超声换能器在检测领域的应用越来越广泛.本文主要进行了压电陶瓷的特性分析及换能器的电路等效设计,分析了换能器的性能参数及在液体浓度检测中的应用.     

压电梁弯曲振动电极的位置效率和等效电路

目的　为石英陀螺的设计提供技术参数． 方法　把弹性梁理论拓宽到压电梁,从电场等效体力出发,用能量观点给出了电极的位置效率的概念及其数学表达式． 最后利用压电振子等效电路原理,将压电梁机械和电子系统作了对比,推出压电梁等效电路ＲｎＣｎＬｎ 回路参数计算的一般公式． 结果与结论　优化了石英陀螺的电极位置,且导出的压电梁等效电路参数为振梁型传感器电子电路设计提供了理论依据．     

弯曲振动换能器的指向性和它对声纳基阵的影响

导出圆膜和圆板振子以任意弯曲模式振动辐射声场的角分布函数;计算了不同阶模式振动辐射场的指向性;指出它们和特征值的关系以及对基阵辐射场的影响,     

压电微喷驱动振子振动的理论分析

压电驱动振子是由压电材料层和单晶硅层复合而成.以压电微喷驱动振子为研究对象,根据压电本构方程和弹性薄板弯曲理论,应用能量法对其进行了理论分析,建立了周边固支条件下压电驱动振子振动的理论模型,推导求解了驱动振子一阶固有频率及位移函数,MATLAB编程计算结果与ANSYS软件仿真结果误差为6.6%,表明了二者的一致性.分析了激励电压及压电驱动振子结构参数对轴向振动位移的影响,研究结果可为压电微喷液滴发生器的设计及控制提供理论依据.     

一种压电换能器的结构设计与拉伸式装配方法

压电换能器装配预应力直接影响产品性能。大直径压电换能器对装配预应力控制和压电陶瓷应力分布均匀性提出了更高的要求。为实现大直径压电换能器的高预紧力装配,开展了大直径压电换能器结构设计、装配方法设计和径向应力均匀化研究。首先,基于传输线方法和模态分析开展压电换能器设计,采用Morris方法进行了尺寸参数对压电换能器纵振频率、振幅比和节面位置偏差的灵敏度分析,并设计了预期性能的压电换能器;然后,根据压电换能器对预应力控制的需求,提出了一种液压拉伸式装配方法;针对拉伸装配过程中压电陶瓷组的径向应力分布不均匀问题,对拉伸装配过程中的2个关键状态进行了静应力分析,以指导压电换能器的结构改进设计;最后,设计了拉伸装配装置,并基于该装置完成了压电换能器装配试验。试验结果验证了所提拉伸式装配方法可实现预期性能的压电换能器装配。压电换能器装配后的串联谐振频率和并联谐振频率分别稳定在18.05 kHz和19.57 kHz附近,串联谐振阻抗在10Ω以内,机电耦合系数在0.34～0.36之间。研究结果为控制压电换能器装配预应力提出了新的解决思路,并为大直径压电换能器设计时如何均化陶瓷应力状况提供了解决方法。     

1250圆盘剪结构分析与参数选择

介绍了1250圆盘剪的工作原理与结构特点.着重对圆盘剪本体部分(包括机架、圆盘剪本体分离活动接轴、机架移动装置、重叠量调整机构、刀盘侧向间隙)进行了分析和说明;对刀轴配刀制度进行了简述;对有关参数的选择进行了探讨;对力能参数(如剪切力、剪切力矩与电机功率等)进行了计算;对刀轴直径的计算进行了定性研究.对于圆盘剪的设计和计算具有一定的参考价值.     

层合板弯曲与振动的近似计算

讨论了特殊正交各向异性层合板的弯曲与振动，利用最小余能原理和哈弥尔顿原理分别建立了特殊正交各向异性层合板弯曲与振动的控制方程与边界条件，在建立每层横向剪切应变关系上提出2种应用方案。算例表明这2种方案精度均较高。     

FRP复合理论与FRC复合理论

根据混合法则的基本原理，分别推导了FRP和FRC的初裂强度，极限强度计算公式，分析了FRP和FRC两种复合材料破坏模式与纤维掺量的关系。研究结果表明，FRP复合理论比较完善，推导出的FRC复合理论只适用于纤维间距较大的水泥基复合材料，否则必须综合考虑纤维对基体损伤过程的影响，即考虑纤维与基体复合后带来的耦合效应。     

回转式圆盘剪结构分析与力能参数计算

分析了回转式圆盘剪的工作原理和结构特点,对圆盘剪上、下刀盘的间隙调整机构和重叠量调整机构进行了研究,对剪切力、刀盘间隙调整和重叠量调整等设计参数的选择作了探讨,并以某冷轧厂所用圆盘剪为例进行了设计计算,为今后同类机组中圆盘剪的设计计算提供了依据.