PZT-IPN阻尼材料的研究进展

阻尼材料广泛应用于交通工具、产业机械、建筑土木、家用电器、精密仪器和军事装备等领域。科学技术的不断发展,对阻尼材料的要求不断提高。本文主要综述了聚合物基压电智能阻尼材料的阻尼机理。并详细分析介绍了聚合物基IPN压电阻尼材料的设计原理及阻尼效果。     

IPN压电阻尼材料的研究进展

阻尼材料广泛应用于交通工具、产业机械、建筑土木、家用电器、精密仪器和军事装备等领域。科学技术的不断发展,对阻尼材料的要求不断提高。本文主要综述了阻尼材料的发展状况,阐述了粘弹性阻尼、高阻尼合金、阻尼复合以及聚合物基压电智能阻尼材料的阻尼机理,并详细分析介绍了聚合物基IPN压电阻尼材料的设计原理及阻尼效果。     

Mn2+、Nb5+共掺BaTiO3陶瓷的制备及压电性能的研究

本文采用改进的固相反应法,制备了施主杂质Nb5 和受主杂质Mn2 共掺的BaTiO3陶瓷。按不同Nb5 、Mn2 的掺杂量,分别在1180℃、1210℃、1250℃、1280℃温度下煅烧。实验结果表明:当烧结温度为1250℃、掺杂量为0.05mol%时,制得的试样性能较好。     

水泥基压电机敏复合材料的可行性分析和研究

分析了水泥基压电机敏复合材料的可行性，包括复合材料的制备、极化和相容性等问题，初步的分析结果和实验结果显示：采用水泥基材料作为压电机敏复合材料的基体，可以有效解决机敏材料与混凝土母体结构材料之间的相容性问题，克服复合材料制备的困难和降低极化电压，从而提高极化效率和压电性能，并达到降低材料成本的目的。     

基于多次压电效应的微执行器

基于多次压电效应理论提出一种有别于传统压电执行器驱动方式的微执行器,且可实现弹性位移与多次逆压电位移的两级定位功能.详细地分析了基于多次压电效应的微执行器的原理,并采用PZT-5压电陶瓷叠堆进行实验,通过改变压电叠堆的边界条件得到了基于多次压电效应的微执行器的位移量,实验结果表明该微执行器产生的弹性位移、多次逆压电位移及总位移均与所施加外力具有较好的线性关系.实验结果不仅验证了理论分析的正确性,而且证明了基于多次压电效应的微执行器的可行性,同时,通过实验间接地量化出PZT-5的二次逆压电系数约为9.46×10-12m2/N.多次压电效应研究为压电执行器的设计提供了一条新途径.     

新型惯性式压电驱动机构的研究

基于控制移动机构和支撑面之间摩擦力的方法,提出了新型惯性冲击式压电陶瓷驱动机构的研究方案.分析了驱动机构的工作原理,驱动电压与驱动力、位移之间的关系,设计、制做了可实现直线往复运动的压电微型驱动器结构,并作了相关的性能测试.实验结果表明,采用简单的对称信号波形能驱动机构运动.直线驱动器最高速度可达1 mm/s,最大步长分辨率为20 nm,最大承载能力为1 000g.     

基于超声波的工件内层表面加工质量的检测

超声波在传播过程中,反射波的时间差与被测量物体的厚度成正比。采用超声波反射波脉冲信号的时间差,来检测工件涂层后内层表面的加工质量,并根据扫描工件表面的测量数据,在计算机上进行三维成像。因此,采用超声波反射波脉冲信号可以完成工件内层表面加工的测量与监测。     

Renewable energy harvesting from water flow

The hydrokinetic energy of flowing water is plentiful, environment-friendly, renewable and can be harvested. This paper reports a new energy harvesting system using vortex-induced vibration (VIV). The proposed convertor harvests vibrations of a bluff body resulting from interaction of the alternating vortices created by the unsteady separation. These vortices are shed from the sides of the bluff body and form a pattern in the wake known as the von Kármán vortex street. The vortices create unsteady loading and induce vibrations with a predictable frequency and amplitude. Assisted by the bluff body with specific geometry and piezoelectric generators, the kinetic energy of the water flow can be converted into mechanical vibrations and electrical energy. In order to maximise the output energy of the harvester, the natural frequency of the mechanical system needs to lock into the frequency of the VIVs. Thus, the geometry of the bluff body has to be optimised to match the natural frequency of the convertor. This study examines the conceptual design of the physical model. The fluid–structure interaction model is applied to study the preliminary design. The maximum energy density that can be extracted by the proposed convertor from the water flow with velocities from 0.2 to 1 m/s is also estimated.Abbreviations: 1.CFD Computational Fluid Dynamics; 2.DC Direct Current (electricity); 3.FIM Fluid Induced Motion; 4.ODE Ordinary Differential Equation; 5.PTC Passive Turbulence Control; 6.VIV Vortex Induced Vibration; 7.VIVACE Vortex Induced Vibration Aquatic Clean Energy; 8.2D Two Dimensional     

用裂纹单元分析双压电材料界面力电耦合奇异场

为了求解双压电材料在机械荷载和(或)外加电场的作用下,界面裂纹尖端的力电耦合奇异场,提出了一种全数值方法。该全数值方法的实施可以分为两个部分:首先,用一维有限元方法求解不同压电材料界面裂纹尖端力电耦合奇异场特征解;然后,采用杂交有限元列式构造一种所谓的裂纹单元,在该杂交有限元的列式中,假设应力场和电位移场是利用上述一维有限元方法计算得到的特征解推导出来的;利用该单元可以得到全部的力电耦合奇异场的解。通过对单一压电材料中心裂纹尖端力电耦合奇异场的计算,该方法的准确性和高效性得到了验证;进而用该方法研究了双压电材料界面力电耦合场奇异场。