非线性工作状态压电换能器匹配技术

针对压电换能器在大功率下存在复杂非线性而导致匹配参数难以优化的问题,以大功率超声金属焊接为例,通过采集测试焊接过程换能器两端电压的幅值与频率,建立换能器反谐振电阻与驱动电压有效值、频率之间的数学模型;提出基于反谐振电阻模型的最优功率匹配方法,推导了匹配电感电容的计算公式。最后实验验证了数学模型的准确性,且当换能器输入功率在最优功率附近时,匹配网络电能传输效率最高。     

功能梯度压电材料圆环位移和电势边值问题的精确解

圆环形的压电材料器件在智能结构中得到了广泛的应用。本文推导了横观各向同性功能梯度压电材料圆环在内、外边界上给定位移和电势情况下的一般解。极化方向在圆环的半径方向，材料常数的梯度方向也设定在半径方向，并可表示为半径r的幂，本构关系为线性。然后推导了压电圆环外壁固定、接地，内壁沿垂向有一微小位移、电势分别为余弦分布和均匀分布的问题的精确解，并计算了该问题在这两种电势情况下产生的无量纲形式的径向和环向位移、电势、应力及电位移沿径向分布的数值结果。计算中考虑了不同的材料梯度，以及内壁的位移与电势的不同比例。     

基于高阶位移模式的压电层合板动力有限元模型

建立了含压电片层合板的有限元动力学模型。以位于压电层上下表面处的电场强度和层间电压为未知量,给出了三次函数的电势分布模式,采用Reddy的高阶剪切理论描述板的位移场,假设板厚度方向的正应力为零给出了减缩的本构方程,采用有限元方法,基于Hamilton原理导出结构的动力学方程,然后用静态缩聚的方法压缩掉电场自由度和次要的位移自由度。最后用四边形矩形单元求解了一对称铺层和非对称铺层悬臂板的固有频率,并与ANSYS结果对比验证了本文模型的精确性。     

压电压磁复合材料中裂纹对反平面简谐弹性波的散射问题

分析了压电压磁复合材料中裂纹对反平面简谐弹性波的散射问题。利用傅立叶变换,使问题的求解转换为对一对以裂纹表面上的位移差为未知变量的对偶积分方程的求解。为了求解对偶积分方程,把裂纹面上的位移差展开为雅可比多项式形式,进而得到了裂纹长度、入射波波速及入射波频率对裂纹应力强度因子的影响。从数值结果可以看出,压电压磁复合材料中可导通裂纹的反平面问题的动应力奇异性与一般弹性材料中的反平面断裂问题动应力奇异性相同。     

ELECTROELASTIC FIELD FOR AN IMPERMEABLE ANTI-PLANE SHEAR CRACK IN A PIEZOELECTRIC CERAMICS PLATE

ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＤｕｅｔｏｔｈｅｉｎｔｒｉｎｓｉｃｃｏｕｐｌｉｎｇｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｂｅｔｗｅｅｎｅｌｅｃｔｒｉｃａｎｄｅｌａｓｔｉｃｂｅｈａｖｉｏｒｓ,ｔｈａｔｉｓ,ａｐｐｌｉｅｄｍｅｃｈａｎｉｃａｌｌｏａｄｉｎｇｐｒｏｄｕｃｅｓｅｌａｓｔｉｃｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ,ａｓｗｅｌｌａｓｅｌｅｃｔｒｉｃｆｉｅｌｄ ,ａｎｄｃｏｎｖｅｒｓｅｌｙｅｌｅｃｔｒｉｃｆｉｅｌｄｃａｎｇｉｖｅｒｉｓｅｔｏｅｌａｓｔｉｃｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ,ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃｍａｔｅｒｉａｌｓｈａｖｅ…     

光纤传感器和压电作动片对薄板振动控制的分析

利用双模模态域光纤传感器的模间干涉感知薄板结构中应变的变化、获得薄板结构振动变化状况，进一步利用压电体作为动元件，减小振幅，实现振动的主动控制，采用振型叠加法和直接积分相结合的方法，从理论上论证薄板分别受到正弦波激振力，脉冲激振力和方波激振力时的振动主动控制，并由脉冲激振下的响应得到控制前后的幅频特性曲线和相频特性曲线．。     

GENERAL SOLUTION OF PLANE PROBLEM OF PIEZOELECTRIC MEDIA EXPRESSED BY "HARMONIC FUNCTIONS

I.IntroductionBecauseofthecouplingcharacteristicbetweenthemechanicaldeformationandthee1ectricaleffect,piezoelectricmaterialshavebeenwidelyusedintransducersandsmartstructures.Moreandmoreattentionshavebeenpaidonsuchmaterials,andgreatadvanceshavebeenmadeinva…     

复合材料面层夹层板中转动一致有效理论

采用分层位移模式，引入夹层板层间和表面剪应力协调条件，导出位移场的修正形式。根据能量误差一致原则，应用最小位能原理建立了复合材料层夹层板的基本方程和边界条件。     

功能梯度压电材料反平面裂纹问题

基于三维弹性理论和压电理论，导出了材料系数在横观各向同性平面内梯度分布的压电体的状态方程，进而对材料系数指数函数规律分布的半无限大压电体中的反平面裂纹问题进行了求解，利用Fourier变换给出了半无限大压电体中位移，应力，电势及电位移的解析表达式，并求得了裂纹尖端的应力强度因子和电位移强度因子，分析了不同的非均匀材料系数及几何尺寸对它们的影响。     

Dynamic stress of a circular cavity buried in a semi-infinite functionally graded piezoelectric material subjected to shear waves

The paper presents a theoretical method to investigate the multiple scattering of shear waves and dynamic stress around a circular cavity in a semi-infinite functionally graded piezoelectric material. The analytical solutions of wave fields are expressed by employing wave function expansion method and the expanded mode coefficients are determined by satisfying the boundary conditions of the cavity. Image method is used to satisfy the free boundary condition of the semi-infinite structure. According to the analytical expression of this problem, the numerical solutions of the dynamic stress concentration factor around the cavity are presented. The effects of the piezoelectric property, the buried depth of the cavity, the incident wave number and the nonhomogeneous parameter of materials on the dynamic stress around the cavity are analyzed. Analyses show that the piezoelectric property has great effect on the dynamic stress in the region of intermediate frequency and the effect increases with increasing wave number. When the nonhomogeneous parameter of materials is less than zero, it has less influence on the maximum dynamic stress around the cavity; however, it has greater influence on the distribution of the dynamic stress around the cavity. When the nonhomogeneous parameter of materials is greater than zero, it has greater influence on both the maximum dynamic stress and the distribution of dynamic stress around the cavity, especially in the case that the buried depth is comparatively small.