功能梯度压电驱动器的结构设计、制备与功能验证

本文作者在以前的研究中，提出了一种新型的功能梯度驱动器。在此基础上，本文设计并制备了该驱动器，建立了理论模型，并对驱动器的性能进行了测试。这种新型功能梯度驱动器由4种基于Pb(Ni1/3Nb2/3)O3－PbZrO3－PbTiO3系列的材料复合而成，且四层材料的压电常数和介电常数在厚度方向上的梯度变化相反，这种梯度结构能够使得驱动器结构内部的应力分布优于传统弯曲驱动器。为了对驱动器进行优化设计，作者利用经典复合材料力学和压电方程建立了功能梯度压电驱动器的理论模型，并计算了不同厚度配比的驱动器受电压和自由端集中力单独作用时的准静态变形和应力分布。通过分析驱动器的内部应力确定了最优厚度配比。根据优化结果成功制备了功能梯度压电驱动器，并测量了驱动器自由端输出位移与输出力的关系。测量结果表明：功能梯度压电弯曲驱动器的输出位移和输出力呈线性关系，并且频率越低，输出位移和力就越大。

Design, Fabrication and Performance Evaluation of Functionally Graded Piezoelectric Actuators

On the basis of a new type of functionally gradient(FG) piezoelectric actuator proposed by the authors in their former study,the new actuator is designed,fabricated,modeled and experimentally studied.The material compositions are selected from Pb(Ni1/3Nb2/3)O3-PbZrO3-PbTiO3 family and they are used as the four layers in the new FG piezoelectric actuator.The piezoelectric constants and dielectric constants of the materials are gradated oppositely in the thickness direction,because this special structure of t...