磁驱动中心对称挠曲电夹层板力电耦合性能分析

现代工业的发展对材料性能和结构尺寸提出更高的要求,机电器件的设计越来越偏向于小型化、高频化和智能化.最新研究成果表明,磁电耦合复合材料不仅能够以较强的磁电转换效率实现磁能、机械能和电能之间的相互转换,还可以避免结构与机械驱动源的直接接触,实现非接触调控,这对于制备多功能微纳米器件具有重要意义.文章基于Mindlin所发展的多物理场结构理论分析方法,结合宏观压磁理论和偶应力挠曲电理论,研究由单个挠曲电电介质层和两个对称压磁层构成的三明治型夹层板在外部横向磁场驱动下的动态力电耦合响应,其中通过引入曲率将经典力电耦合理论拓宽到中心对称材料.夹层板在正弦型全局磁场和均布局部磁场驱动下的动态数值算例表明:位移和电势具有一定的频率依赖性,当激振频率达到固有频率时,振幅达到最大值;此外,对称式驱动压磁层分布方式趋于提高多层复合板的力电耦合性能.文章理论模型和研究结果可为磁控机电器件的优化设计提供新的改进思路.