压电弯曲元的夹层梁解析模型

压电弯曲元是一类传感和作动器件,已得到广泛的应用．基于一阶剪切变形理论发展了压电弯曲元夹层梁解析模型,对梁截面采用统一转角并将耦合电势沿厚度的分布假设为二次函数,进一步修正了横向剪应变对电位移的影响．以弯曲元简支梁自由振动为例进行数值分析,解析模型解与二维精确解相比具有良好的精度,为分析弯曲元动力机电响应提供了良好的解析模型．     

铌酸钾钠基1-3型压电复合物的制备及其性能研究

采用传统固相法制备了在1 130℃下烧结而成的(K_0.45Na_0.55)_0.98Li_0.02(Nb_0.77Ta_0.18Sb_0.05)O₃(KNLNTS)无铅压电陶瓷。陶瓷致密度和电学性能较好,致密度达到98%,室温压电常数为308.7 pC/N,厚度振动机电耦合系数可达0.5,1 kHz时介电损耗为0.043。以上述KNLNTS基粉体为原料,利用切割填充法制备1-3型压电复合材料并研究了厚度对复合材料的性能影响。结果表明,复合材料的压电常数、厚度振动机电耦合系数均随厚度的增加而增加,介电损耗随厚度的增加而减少,而相对介电常数基本保持不变。     

基于压电双晶片的气动高速开关阀研究

基于智能材料驱动的高速开关阀具有比电磁高速开关阀更好的动静态特性。针对传统悬臂梁结构压电双晶片输出力较小的缺点,该文研究了一种基于压电双晶片的气动高速开关阀,提出了一种简支梁结构固定方式。借助COMSOL对压电元件流固耦合问题进行分析,优化了阀的关键结构参数,并对样机进行了实验研究。实验结果表明,阀的工作频宽达到280 Hz,在压差0.3 MPa的条件下,最大流量为30.7 L/min。     

基于模态局部化的可调式压电驱动谐振质量传感器的设计

该文提出了一种基于模态局部化现象来检测外部质量扰动的可调式压电驱动谐振质量传感器,质量传感器的检测结构由两个不同长度的悬臂梁通过机械耦合梁连接。首先利用哈密顿原理对压电驱动下的非对称谐振元件进行理论建模,采用伽辽金方法求解,得到前两阶模态下的振动特性;理论求解所得固有频率与COMSOL仿真分析、实验数据基本一致。实验研究表明,无调谐质量的谐振器检测范围为2～10 mg,添加调谐质量后的谐振器检测范围提高至1～13 mg,质量检测的分辨率也得到优化。此外,对传感器的结构进行非线性分析研究发现,超谐振动下的谐振器检测灵敏度提升了80%,这为非线性谐振传感器的设计提供了基础。     

矩形钢管砼截面内缺陷对不同路径波动测量的影响

钢管混凝土结构在超高层建筑中的应用日益广泛,由于施工质量控制不到位及混凝土材料收缩等原因,其内部可能出现核心混凝土空洞缺陷及混凝土与钢管壁间的界面剥离缺陷,进而对其力学性能带来负面影响。该文针对矩形钢管混凝土截面的缺陷检测,在表面粘贴压电陶瓷片进行测量,对这两种内部缺陷在不同测试路径上压电陶瓷片响应的影响进行试验和数值模拟分析。通过对健康、存在核心混凝土空洞和界面剥离缺陷的不同试件不同检测路径上压电传感器输出信号的比较,研究了缺陷对应力波传播的影响,并得到采用对测方式检测的敏感范围。结果表明采用对测方法可有效检测钢管混凝土缺陷,其敏感范围的确定具有工程意义。     

钛酸铋钠基无铅压电陶瓷晶粒生长机制的研究

采用反应模板晶粒生长法(RTGG),制备了0.94Na0.5Bi0.5TiO3-0.06 BaTiO3无铅压电织构陶瓷,应用晶粒生长动力学唯象理论研究籽晶模板Bi2.5Na3.5Nb5O18对织构陶瓷中取向长条晶生长的影响规律,确定了长条晶生长动力学指数和激活能,探讨了籽晶含量对无铅压电织构陶瓷长条晶生长的作用机理。结果表明:籽晶含量在10%～30%(质量分数)时,随着其含量的增加,晶粒生长指数n约为2,变化不大,说明长条晶粒生长机制主要是界面反应机制。     

锰掺杂CBT压电陶瓷的交流阻抗谱研究

通过固相反应法制备了锰掺杂的CaBi4Ti4O15陶瓷,掺杂量x(MnCO3)从0到3.0%。添加锰以后,材料的直流电阻率先升高,再降低。通过交流阻抗谱分析,得到了各组分晶粒、晶界对电导的贡献。发现在少量掺杂时,锰原子同时进入晶粒及晶界,并改善高温下的导电性能。掺杂量为1.0%时,直流电阻率最大。但当x(MnCO3)大于3.0%时,锰原子开始富集于晶界,使材料性能恶化。     

一种压电陶瓷水听器极性专用检测设备的设计

作为水声检测领域的关键传感器,水听器有着广泛的应用。在生产过程中,水听器容易出现极性不易辨别的情况。极性反接将影响后续波束形成、时频分析等一系列算法,导致直接的运算结果偏离甚至错误。对此,提出一种简单易用的水听器极性检测方法。基于此方法,设计一款水听器极性专用检测设备。经测试,该设备使用便捷、快速,结果简单、可靠,能够较大地提高生产便利性。     

光折变Bi12TiO20晶体中的波耦合性质

研究了光折变Bi12TiO20(TBO)晶体中的二波耦合矢量特性.对扩散记录全息求得信号光能量增益和偏振态改变的分析解,研究它们在3种制备可得的晶体切割面上随入射抽运光和信号光(不同)偏振方向、光栅取向以及晶体厚度的变化关系,并给出在任意光栅取向的取值范围.分析了信号光能量增益和偏振态改变量分别达到最大值时各向同性和各向异性耦合的作用,并研究旋光、压电及弹光效应在3种晶体切割面上对矢量波耦合的影响.     

0.5PZN-0.5PZT压电陶瓷拉曼散射研究

PZT基多元系压电陶瓷在三方相含量与四方相含量相等的准同型相界处(MPB)具有极为优异的压电性能。文章采用拉曼散射方法研究了0.5PZN-0.5PZT陶瓷体系中三方-四方相共存与弥散相变现象。研究发现,与纯PZT相比,0.5PZN-0.5PZT体系拉曼谱呈明显宽化特征,表明体系弛豫性较强,依据介温谱计算出弥散因子γ高达1.71。通过对拉曼谱峰进行Gauss函数拟合,定量计算三方相R₁模式与四方相E(3TO)和A₁(3TO)模式相对强度,以及四方相E(4LO)和A₁(3LO)模式与三方相R_h模式相对强度,结果表明0.5PZN-0.5PZT体系三方相与四方相含量相等,组成位于准同型相界,该结果得到XRD相分析验证。电学测量表明0.5PZN-0.5PZT陶瓷压电性能优异：k_p=0.66, d₃₃=425 pC/N,适宜作为压电致动器材料使用。