叉指形电极压电陶瓷驱动器性能有限元分析

发布时间：2022-02-15 22:53

　　提出了一种新型管状叉指形电极压电陶瓷驱动器,首先基于ABAQUS有限元仿真软件分析其静力学性能。着重研究了电极结构关键尺寸对元件夹持应力、自由应变的影响,同时对比分析了普通型压电元件的轴向驱动性能。研究结果表明:在200 V驱动电压下,管状叉指形电极压电元件轴向夹持应力能达到普通型的2.5倍,轴向自由应变能达到普通型的1.5倍。然后采用有限元法对压电元件进行振动模态分析,确定最佳振动模态及其轴向振动云图。最后在模态分析基础上,对压电元件进行谐响应分析,得到模型的轴向谐振频率和幅频特性曲线,从而获得了较为全面的驱动特性,为管状叉指形电极压电陶瓷元件的设计和制造提供一定的理论依据。 

【文章来源】：中国陶瓷. 2020,56(08)北大核心CSCD

【文章页数】：9 页

【部分图文】：

管状普通型压电元件

图2为管状叉指形电极压电元件结构图，元件由对称排列的交叉环形电极与压电陶瓷两部分组成。由一对主电极引出一系列分支电极，分支电极360°交叉环形铺设在压电陶瓷管侧表面，且正负环形电极一上一下交错等距排布。压电元件侧面电极结构如图3所示。交叉环形电极层选用银电极层，由于电极层厚度远小于压电元件厚度，可忽略不计。图3 压电元件侧面电极结构示意图

图2 管状叉指形电极压电元件压电材料在外加电场E的作用下，会产生几何变形，该现象被称为逆压电效应。压电材料的本构方程反映了弹性变量和电学变量之间的关系。由本构方程我们可以得知压电材料的应变（应力）均是由它承受的应力（应变）和电场两部分影响组成的。

【参考文献】：
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博士论文
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硕士论文
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本文编号：3627422