挠曲电效应对压电纳米结构力电耦合特性的影响

发布时间：2022-01-22 02:53

　　压电纳米材料由于其优异的力电耦合特性,近年来被广泛用于纳米发电机、传感器、驱动器及纳米压电光子器件中。由于挠曲电效应的存在,压电纳米材料显示出的“宏观压电效应”要明显强于同类宏观块材料的压电效应。挠曲电效应是应变梯度与电极化强度之间的力电耦合关系,可以有效增强微纳米结构的力电转化效率。此外,在微纳米尺度下,材料的力学性能展现出很强的尺寸依赖性,即尺寸效应。在这种情况下,传统的宏观理论模型很难准确的预测压电纳米材料的力电耦合特性。因此,在压电纳米结构的力电耦合分析中,引入挠曲电效应与尺寸效应,修正传统的理论模型,能更精确的预测压电纳米材料的力电特性。本文从以下几个方面研究了挠曲电效应对压电纳米结构力电耦合特性的影响:首先,基于表面弹性理论,通过哈密顿原理,得到了考虑挠曲电效应的压电纳米板在机械力和电场耦合作用下的非线性弯曲和振动的一般模型,并给出了数值解。结果表明,挠曲电效应会使压电纳米板受到横向力时的弯曲挠度更大,并带来更小的振动固有频率。挠曲电效应和表面弹性都会随着结构的尺度增加而逐渐减小,当结构尺度达到宏观量级时,挠曲电效应和表面弹性的影响消失。其次,基于偶应力理论,得到了考虑挠曲... 

【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校

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【学位级别】：博士

【部分图文】：

几种常见的压电材料[28–30]

哈尔滨工业大学工学博士学位论文弹性模型中，如果无厚度的表面薄膜是各向同性的，表面弹性应变的不变量有关。在无厚的表面层，结构以写成[134]0212s s ss s——表面残余应力；s——表面弹性层的两个弹性常数。性弹性纳米板的弯曲和振动 2-1 所示的纳米板，根据表面弹性模型，板的上下表板的长度为 a，宽度为b ，厚度为 h，建立坐标系如图

【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：3601423