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《改进型1_3压电复合材料结构参数对其谐振性能的影响》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、第卷第期声学学报,年月,一改进型压电复合材料结构参数对其谐振性能的影响‘,“王丽坤秦雷‘万媛媛,’“李莉杜宏亮孙百生北京邮电大学自动化学院北京北京信息工程学院传感技术研究中心北京沈阳化工学院计算机分院沈阳年月日收到年月日定稿摘要一改进型称一各型压电复合材料的结构参数陶瓷体积分数对其谐振性能的影响研究了水声换能器用的一一,、,各型压电复合材料是由型复合材料和陶瓷基底两部分组成利用串并联理论均匀场理论和混合定律一一,一,、得到型复合材料的压电方程从而推导出各型复合材料的各项等效性能参数并通过实验对频率常数机电辐合系数和声阻抗等参数的理论推导进行了验证,实验结果与理论计算符
2、合较好数一卜,,认认从叭叮。访。夕‘。,‘亡,,几。。。。葱‘介红坛介亡‘。了乞勺,翔日公甸咖。,介丢习亡‘二‘乞四仰叮,,一一‘冬一各仙一,就一各、,,型复合材料操作简单成本低而且这种方法可以引言通过选择陶瓷柱的切割,尺寸方便地改变陶瓷相与,一型压电复合材料是目前研究和应用较广泛的聚合物相的比例来调整复合材料的性能以满足各一种,种器件的设计要求压电复合材料它是由一维连通的压电陶瓷相平一各型压电复合一行排列于三维连通的聚合物基体中而形成的两相压材料为型复合材料的改进,·电复合材料与单相压电陶瓷,一型比型复合材料多了一层陶瓷基底由于这比较型陶瓷聚合物压电复合材料具有声阻
3、抗低、介电常数小、静水种结构的复合材料横向和纵向都有硬质陶瓷支撑,压压电常数大、横向机电藕合系数小等优点,因此在可克服一型复合材料在受热和力学冲击下容易变水声换能器、无损探伤、超声成像等领域的应用中有形的缺点,并且其制备工艺较一型简单,其部分宏明【‘一】目,一型压电复合材料多采显的优势前观等效性能如介电常数勺和压电应变系数心等,一一,一一用切割浇注法进行制备用这种方法制备的与型基本相似甚至优于型同国家自然科学墓金重点、北京市商等学校学术创新团队和北京市传感器重点实脸室开放课题资助项目一期李莉等改进型压电复合材料结构参数对其谐振性能的影响本文推导出了一一型复合材料厚度振
4、动的宏观一一型压电复合材料的性能参数。假设一一型压,,,等效性能参数通过实验制备了两批不同结构参数的电复合材料的两相材料中力场和电场是均匀的并一一一,,和型压电复合材料样品并将实验测量结且假设压电相和聚合物相均为理想弹性体即不考虑,非线性情况“一‘,果与理论计算进行比较对理论推导进行了验证一一型复合材料谐振性能与陶瓷体积百分比的关系一一,型压电复合材料结构如图所示其用于水声和超声换能器时主要利用厚度振动模工作,,因此涉及复合材料厚度振动的性能参数如厚度振、、‘动机电祸合系数频率常数声阻抗等是本文研究的重点。一一型压电复合材料的参数推导本构关系,本文利用均匀场理论和混合
5、定律同时借复合材料中陶瓷相的弹性常数、介电常数一,,助的型压电复合材料理论模型【来估计和压电常数矩阵有以下形式,毛吼曦曦塌曦塌嘎吃︸口一‘,弓弓。已曦了‘才、,二‘、上一一已已乳曦、彭‘一‘则复合材料中陶瓷基底相的型压电方程可写成如下形式则玛写昭叮写吼曦吼曦塌嗡塌心。。吼曦娥曦鳄衅鳄峪叉男日一︸一。可吸一三勺﹄、。一彭“心方程的简化叱‘一“一假设复合材料的厚度,比其横向尺寸小得多厚,可认别⋯犷粼度谐振频率远大于横向振动频率为复合材料,,男」晶乳」为横向截止即横向应变和切应变为零即。,,一一一凡二凡凡凡二另外电场加在复合根据等效参数理论将复合材料中复,,材料的上下电极面
6、陶瓷极化方向为轴方向则合材料相等效为,一压电体其弹性和介电常数矩阵,,凡同样陶瓷基底也是横向截止的因此与压电陶瓷有相同的形式它的总体性能用压电体,男二男二碍峪峪且罗利的等效参数来描述,其压卜电方程与陶瓷基底形式相,用以上条件化简陶瓷基底的压电方程可得,同因此其简化式如下学年引一,一‘,剑象抑封一复合材料‘互落忿同,一理由于型复合材料与压电陶瓷具有相似的弹性力学和压电特性,由此可假设简化后一一型压电复合材料的压电方程为图一复合材料周期结构的单元图马乃几一已一已凡凡一嗡乳弓乳一,。心石。心乳乳一以上各式中,,和分别表菇护不瓦瓦群命刻阿示材料的应,、、,尹‘呀、吸叨‘工口变
7、应力电位移和电场强度上标和分别代艺艺‘日匕竺一‘。一,一乳嗡乳一嗡嗡编表陶瓷基底和复合材料无上标的表示孚型一复合材料,,。和‘分别为材料的恒电场下刚度系乳吼。数、压电常数和等应变下的介电常数,为表示方便这熟嗡乳乳嗡乳里省略了上标和若令·一一型复合材料压电方程系数推导哎,心心乳一塌心,喻心一乳图为复合材料一个周期结构的单元将乳嗡乳乳塌乳一一一型复合材料看作由型复合材料和陶瓷基底,二心’乳’两部分组合而成陶瓷相沿轴极化电极加在上下乳’乳嗡乳塌乳,则根据的串并联理论可表面知复合材料尸内‘二,一二中型复合材料与陶瓷基底在和,方向为并联连接,根据均匀场,可设置
