基于PVDF复合材料的力—电—磁耦合场研究

发布时间：2017-07-02 03:11

  本文关键词：基于PVDF复合材料的力—电—磁耦合场研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：PVDF作为典型的压电材料可与多种铁磁材料形成复合材料,因为PVDF复合材料不仅拥有良好的压电性、介电性和铁电性能,而且拥有优异的铁磁性能；故其与传统材料相比优势非常明显,这使得PVDF复合材料在信息技术、无损检验、智能材料等新兴的科技研究领域内都有着广阔的应用前景。而我们同时应该看到存在的问题,即对它耦合场性能进行的研究还非常缺乏,想要表达一个耦合场作用是非常复杂的,因此我们需要借助一定的数学方法通过推导相关方程来描述耦合作用之间的相互关系。故论文中推导了PVDF复合材料的压电本构方程、耦合方程等。另外,PVDF复合材料拥有非常好的铁电性、铁磁性,因此具有较强的电磁耦合能力,因此论文对其电磁耦合特性进行了阐述和分析,结合推导出的压电方程,进一步推导了PVDF复合材料的力-电-磁耦合本构方程。为了便于有限元分析,最终将耦合方程转变为结构动力学方程。而后,进行了对PVDF复合材料的耦合机理进行分析的工作,文章使用了有限元方法,通过ANSYS有限元分析软件,探讨PVDF复合材料在力场和电场作用下的耦合行为。接着分析了PVDF复合材料在磁、力、电耦合场的作用下的绕度变化情况,并将其和力电耦合作用的绕度变化情况作比较,进一步分析PVDF复合材料的耦合场性质。在论文最后,通过从实物测试的角度,进一步探究了磁场、力场、电场耦合作用下对于PVDF复合材料。搭建了实验平台、数据采集系统,设计了信号滤波放大电路,并对实验得到的结果进行了分析。分析结果表明随着磁场的引入,PVDF复合材料膜片的压电性能会受到影响。
【关键词】：PVDF 耦合场 有限元 实物测试
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB33
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-16
• 1.1 引言10-11
• 1.2 本文选题背景11-13
• 1.2.1 PVDF复合材料11
• 1.2.2 存在的问题11-12
• 1.2.3 关于PVDF复合材料多物理耦场研究进展及概况12-13
• 1.3 选题的意义13-14
• 1.4 论文结构内容简介14-16
• 第二章 PVDF复合材料的电磁耦合效应16-23
• 2.1 PVDF复合材料电磁耦合的基本原理16
• 2.2 PVDF复合材料的铁电性能16-18
• 2.3 PVDF复合材料的铁磁性能18-20
• 2.4 PVDF复合材料的磁电耦合问题20-22
• 2.5 本章小结22-23
• 第三章 PVDF复合材料的力-电-磁耦合场的本构关系23-35
• 3.1 PVDF复合材料的压电本构方程23-29
• 3.2 PVDF复合材料的力-电-磁耦合场的本构关系29-34
• 3.3 本章小结34-35
• 第四章 PVDF复合材料在力、电作用下的耦合行为35-48
• 4.1 PVDF复合材料的力-电耦合分析方法35-38
• 4.1.1 力-电耦合本构方程36-37
• 4.1.2 力-电耦合场边界条件37
• 4.1.3 力-电耦合场有限元计算求解的基本原理37-38
• 4.2 PVDF复合材料力-电耦合有限元模型的计算求解38-42
• 4.2.1 有限元实体建模38-40
• 4.2.2 力-电耦合边界条件定义和模态求解40-42
• 4.3 在力、电载荷作用下PVDF传感元件的响应结果分析42-46
• 4.4 本章小结46-48
• 第五章 PVDF复合材料在力、磁、电载荷作用下的耦合行为48-58
• 5.1 PVDF复合材料力-磁-电耦合问题48-49
• 5.2 PVDF力-磁-电耦合问题的有限元求解模型建立49-52
• 5.3 PVDF力-磁-电耦合模型的边界条件设定与有限元分析52-57
• 5.3.2 力、磁、电耦合场下PVDF复合材料薄片的挠度变化53-55
• 5.3.3 力、磁、电耦合场下PVDF复合材料薄片的应变位移55-57
• 5.4 本章小结57-58
• 第六章 力磁电耦合实验测试与数据分析58-69
• 6.1 产生力-磁-电场的实验方案58-59
• 6.2 数据采集系统设计59-66
• 6.2.1 PVDF复合材料薄片等效电路60-61
• 6.2.2 带滤波功能的放大电路61-64
• 6.2.3 陷波器电路64-65
• 6.2.4 供电电路65
• 6.2.5 信号调制板65-66
• 6.3 系统测试与数据分析66-68
• 6.3.1 测试系统66
• 6.3.2 测试环境及注意事项66-67
• 6.3.3 测试数据及分析67-68
• 6.4 本章小结68-69
• 第七章 论文总结及展望69-71
• 7.1 全文总结69-70
• 7.2 存在不足和展望70-71
• 致谢71-72
• 参考文献72-77
• 附录77

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1 陈玖霖;基于PVDF复合材料的力—电—磁耦合场研究[D];昆明理工大学;2016年

  本文关键词：基于PVDF复合材料的力—电—磁耦合场研究，由笔耕文化传播整理发布。

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本文编号：508362