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挠曲电效应对简支梁式压电传感器性能的影响-厦门大学学报自然
第 卷 第 期 厦门大学学报(自然科学版)
56 6 Vol.56 No.6
年 月 ( )
2017 11 Nov.2017
JournalofXiamenUniversit NaturalScience
y
: /
doi10.6043 .issn.04380479.201703018
j
挠曲电效应对简支梁式压电传感器性能的影响
1 2 1 1
杨昌平 ,苏雅璇 ,林晓辉 ,周志东
(厦门大学 材料学院,福建省特种先进材料重点实验室,福建 厦门 ;集美大学诚毅学院,福建 厦门 )
1. 3610052. 361021
摘要:挠曲电效应是材料极化强度(或电场强度)与应变梯度之间的耦合关系,对于新型微纳米致动器和传感器的性能
具有重要的影响 以纳米简支梁式压电传感器(简称压电简支梁)为研究对象,讨论材料的挠曲电效应对压电简支梁输出
.
电势与挠度的影响 采用电吉布斯自由能密度函数,并根据压电材料线性理论与伯努利 欧拉梁理论,采用变分法推导压
.
电简支梁的控制方程和相应力电耦合边界条件 数值模拟 压电简支梁在外加机械载荷作用下,由于挠曲电效应
. BaTiO3
产生的诱导电势和极化强度等与梁结构、材料参数的相互关系 计算结果表明,诱导电势反馈作用在梁的表面引起一个
.
与机械载荷作用相反的弯矩,减小了梁结构的弯曲挠度;在一定的挠曲电系数和梁结构尺寸下,诱导电势存在最大值;
在微纳尺度上挠曲电效应具有很强的尺寸依赖性,随着梁的厚度增大,挠曲电效应的影响将显著减弱.
关键词:
挠曲电效应;诱导电势;压电传感器;变分法
中图分类号: 文献标志码: 文章编号: ( )
O343.9 A 04380479201706082308
近年来,随着微纳米技术的迅猛发展,电子器件 的结构在变形过程中出现了很大的应变梯度,而外延
的研究朝着微型化与多功能化方向发展,人们在微机 生长的超薄薄膜结构由于基体的存在也会出现很大
电系统上进一步发展了纳机电系统(nanoelectrome 的应变梯度,此时材料的挠曲电效应就变得非常关
[] [ ]
1 1012
, ) 在 领域的研究与
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