功能梯度壓電梁的多場耦合特性分析.pdf

1、壓電材料是目前智能結構系統(tǒng)研究中應用最多的一種傳感和驅動材料，應用前景廣闊，研究成果豐富。為了實現(xiàn)大功率化，實現(xiàn)高效率、高可靠性，需要進一步研究新的壓電材料及結構，得到更大的升壓比和更高的轉化效率。工程中目前使用的壓電元件多為多層結構，如壓電雙晶片、Rainbow及壓電堆等就是為了得到較大的驅動力而產(chǎn)生的。但元件中某些成分和性質的突變常常會導致結構中出現(xiàn)局部的應力失配現(xiàn)象，其后果是粘結層在低溫時容易開裂，在高溫時又容易產(chǎn)生蠕變，這大大降

2、低了元件的可靠度，并限制了它們在中程中的應用范圍。為解決此問題，人們提出了以“梯度功能壓電材料”代替“壓電材料”，并取得了較理想的成果。 梯度功能壓電材料在工程應用中有許多新的問題需要解決，本論文旨在研究壓電熱彈性懸臂梁的多場耦合特性，即尋求在熱、電等荷載輸入下梁中的多場解答。論文主要內容包括： (1)采用逆解法給出了雙層壓懸臂梁在電場和溫度場共同作用下的理論解，并進行了數(shù)值分析； (2)采用逆解法給出了多層壓懸

3、臂梁在電場和溫度場共同作用下的理論解，并進行了數(shù)值分析： (3)基于壓電彈性理論，給出了功能梯度壓電懸臂梁在電場和溫度場共同作用下的精確解，并進行了數(shù)值分析。 考慮到壓電參數(shù)g31，是表征壓電材料力-電耦合效應的最主要的物理參數(shù)，因而在本文的研究中主要考慮了三個材料參數(shù)(即壓電參數(shù)g31、熱應變μ1和熱傳導系數(shù)k33)對耦合場的影響，也就是說，在求解過程中，不同壓電層中只有上述三個材料參數(shù)是獨立變化的，而各層中其它材料參