增加初始压缩柔性双晶压电模组的效果

摘要 研究对象是杆式和膜式柔性压电双晶体，由两个或多个厚度相同的均匀压电层（膜）组成，具有相同或相反的极化方向、层间和外部电极（电极涂层）。我们已经考虑了实际问题的解决方案：提高柔性压电双晶的工作特性，以便更有效地用作电能发生器、传感器和执行器--将控制电信号转换为工作表面运动的转换器，用于操纵或组装微型物体。我们研究了施加在双晶棒两端或沿双晶圆膜外圆轮廓（周长）均匀分布的初始纵向载荷大小对柔性压电双晶棒和双晶圆膜性能值的影响规律。我们认为，施加在杆式双晶可移动端或薄膜外周的纵向力大小不会随时间变化，也不会超过考虑到双晶悬臂或铰链固定的相应失稳强度值。因此，当在电极上施加交变控制电压时，双曲面（致动器）的弯曲方向是可变的，即当控制电压的符号改变时，弯曲方向（阻挡力）也会变为相反的方向，并且在 "关闭 "控制电压后，双曲面会从弯曲状态恢复到原来的直线状态。利用著名的 "平面假说 "和《材料力学》中的莫氏积分法，我们获得了变形场的解析解：柔性压电双曲面工作截面的挠度和旋转角。确定并研究了由于初始压缩载荷的作用而导致柔性压电双晶体挠度和阻挡力增加的影响。数值建模结果是针对由 PZT 压电陶瓷层制成的柔性杆状双晶体得出的，该双晶体的有效变形特性是在其他作者的研究成果基础上通过求解反向问题确定的。我们考虑了双晶棒两端悬臂和铰链固定的情况。研究发现，铰链杆形式的双曲面体的阻挡力大大超过悬臂形式的双曲面体，而纵向压缩力的作用会线性增加双曲面体的挠度和阻挡力。