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《大连理工大学》 2008年
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压电材料多次压电效应理论模型的仿真研究

江亮  
【摘要】: 自1880年Curie兄弟在石英晶体上发现压电效应以来,压电效应的理论和应用研究已取得了突飞猛进的发展。然而,一直以来的压电效应研究均属于一次压电效应领域。由于科学技术发展和工程实际需要,随着多次压电效应的感生电场和感生应变越来越微小化,需要进一步对多次压电效应的理论与应用进行研究。 本文分析了一次、二次以及多次压电效应与压电体机械、电学边界条件的关系,讨论了多次压电效应产生的前提是满足相应边界条件,结合不同边界条件,进行了从一次正、一次逆压电效应开始的多次压电效应的理论分析,建立了多次压电效应的解析表达式,分析了多次压电效应对压电体介电系数、弹性系数、压电系数的影响规律。在此基础上,本文分别针对压电石英晶片和PZT-5压电陶瓷片进行建模,运用大型有限元分析软件ANSYS对从正压电效应开始的一次正、二次逆以及从逆压电效应开始的一次逆、二次正进行了模拟仿真,证明了二次正、逆压电效应的存在,把输出结果和多次压电效应表达式计算结果进行比较,验证了理论解析表达式的正确性。 在理论分析和模型仿真的基础上,本文使用PZT-5压电陶瓷的叠堆形式,进行了从正压电效应开始的一次正、二次逆、三次正压电效应以及从逆压电效应开始的一次逆、二次正、三次逆压电效应的实验验证,证明了多次压电效应的存在。 由于多次压电效应的各次正、逆压电效应是在同一压电体内依次存在的双向效应,其原理特别适合应用于传感器、执行器集成一体化的研究。因此,该研究对于微机电系统(MEMS)的发展具有积极意义。
【学位授予单位】:大连理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:TM22

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【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 常志刚;声表面波标签的设计与仿真[D];天津大学;2012年
2 黄鑫;压电复合材料性能参数预测[D];兰州理工大学;2010年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 孙宝元,钱敏,张军;机电耦合大于等于二次感生效应探析[J];大连理工大学学报;1999年02期
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3 董维杰,崔玉国,张小军,李涵;压电执行器位移自感知方法研究[J];大连理工大学学报;2004年06期
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中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 史丽萍;多次压电效应探析及在传感执行器上的应用基础研究[D];大连理工大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 王艳;压电式电-气转换器结构设计与实验研究[D];大连理工大学;2005年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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10 杨多和;安伟光;王滨生;苗晗;;具有多随机参数的压电桁架结构可靠性的初探[J];兵工学报;2006年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
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2 王敏慧;王艳;欧阳荀;;球形系列声源换能器的研究[A];中国声学学会水声学分会2011年全国水声学学术会议论文集[C];2011年
3 赵学慧;林书玉;付志强;贺洋洋;李力怡;李娜;;径向极化压电陶瓷圆管的耦合振动研究[A];第二届西安-上海两地声学学术会议论文集[C];2011年
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5 贾兵;孙志峻;;超声制动器的研制[A];第三届全国压电和声波理论及器件技术研讨会论文集[C];2008年
6 张亚红;谢石林;张希农;;层叠式PVDF作动器在大变形梁上的作动特性研究[A];第三届全国压电和声波理论及器件技术研讨会论文集[C];2008年
7 王德石;杜贻群;任斌;;低频钹式换能器的性能分析与设计[A];第十二届全国非线性振动暨第九届全国非线性动力学和运动稳定性学术会议论文集[C];2009年
8 姚林泉;陈富军;刘昕;;压电层合板屈曲分析的HRBF无网格法[A];Proceedings of the 2010 Symposium on Piezoelectricity,Acoustic Waves and Device Applications[C];2010年
9 卢芳云;刘忠;林玉亮;赵习金;吴会民;;软材料的Hopkinson压杆实验技术研究[A];第三届全国爆炸力学实验技术交流会论文集[C];2004年
10 万媛媛;李莉;王丽坤;秦雷;魏兵;;1-3型压电复合材料电极的制备[A];第六届中国功能材料及其应用学术会议论文集(2)[C];2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王希花;基于压电陶瓷迟滞非线性建模及控制系统的研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 曹宇;利用遗传算法对声障板优化设计的研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 吴云良;扫描近场光学显微镜若干关键技术研究[D];中国科学技术大学;2010年
4 毕建聪;铟铁铜掺杂铌酸锂晶体的制备及结构与光折变性能研究[D];哈尔滨理工大学;2009年
5 韩嵘;水泥基压电智能器件特性分析[D];北京交通大学;2010年
6 范菊莉;人血小板冷冻干燥保存工艺的优化研究[D];浙江大学;2009年
7 钱锋;层合压电智能结构振动主动控制数值模拟及其优化[D];合肥工业大学;2011年
8 曲磊;多场耦合电磁弹性体的基本理论与计算方法研究[D];合肥工业大学;2011年
9 许龙;模式转换型功率超声振动系统的设计及优化[D];陕西师范大学;2011年
10 许世燕;连续型交通分配模型及其在交通规划中的应用[D];长安大学;2009年
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1 石琢;纤维/颗粒—树脂基层合复合材料的吸声性能研究[D];浙江理工大学;2010年
2 荆宜青;QCM检测仪系统软件的优化设计与实现[D];郑州大学;2010年
3 杜士锋;新型磨针机振动给料结构研究[D];郑州大学;2010年
4 谭学者;水下低频隔声特性理论与实验研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 芦雪松;声管有源吸声控制技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
6 管宇;一种低频三维MEMS矢量水听器的研制[D];哈尔滨工程大学;2010年
7 龚家元;水中覆阻尼层弹性板及柱壳中的漏Lamb波研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
8 蔡乐;海洋环境噪声声学成像的仿真研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
9 瞿宗武;便携式单频测深仪系统设计[D];哈尔滨工程大学;2010年
10 戴旅龙;折叠盖板宽带换能器研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
【同被引文献】
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1 施文康,刘艾;延迟线型声表面波传感器的研究[J];传感技术学报;1999年04期
2 韩韬,施文康;基于辨识标签原理的无源声表面波传感器技术要点与发展趋势[J];传感技术学报;2000年04期
3 邓晔;李庆亮;韩韬;施文康;;声表面波无线标签系统接收机的设计[J];传感技术学报;2006年03期
4 王代强;陈雨青;徐稀嫔;刘桥;;SAW器件叉指换能器δ函数模型的改进[J];电子元件与材料;2010年09期
5 章安良;;叉指换能器新的等效电路模型及其PSPICE仿真[J];电子器件;2008年05期
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7 甘国友,严继康,孙加林,陈敬超,张家涛;压电复合材料的现状与展望[J];功能材料;2000年05期
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10 李建玲;卢爱青;陆中;李坤;;Bi掺杂PLZT陶瓷纤维/环氧树脂1-3复合材料的制备[J];江苏工业学院学报;2006年03期
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 李平;无源无线声表面波传感器及仪器系统研究[D];重庆大学;2003年
2 李庆亮;声表面波射频辨识标签与系统研究[D];上海交通大学;2008年
3 朱华;基于频域采样的声表面波射频识别系统研究[D];上海交通大学;2009年
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1 肖尚辉;SAW滤波器设计实现及其频率稳定性的研究[D];电子科技大学;2002年
2 徐红钦;压电驱动的自适应结构研究[D];南京航空航天大学;2003年
3 刘双临;无源无线SAW谐振器型传感器信号检测研究[D];重庆大学;2003年
4 高建蓉;声表面波器件电磁兼容技术研究[D];电子科技大学;2003年
5 赵博;基于SAW原理的传感器技术研究[D];哈尔滨工业大学;2006年
6 陈建峰;船舶智能结构振动反馈控制研究[D];上海交通大学;2007年
7 黎飞鸿;远距离高频段RFID读写器系统研究与设计实现[D];华东师范大学;2007年
8 韩宇林;声表面波射频标签关键技术研究[D];上海交通大学;2008年
9 孙崇波;基于有限元方法的高频SAW气体传感器建模仿真[D];哈尔滨工业大学;2007年
10 李雯;基于压电悬臂梁的环境振动能量获取方法的初步研究[D];天津大学;2008年
【二级引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 何素娟;数字式压电换能器导纳圆测量系统的精度研究[D];天津大学;2012年
2 施韬;磁—压电作用旋转驱动器作用机理与试验研究[D];吉林大学;2012年
【二级参考文献】
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1 孙宝元,张贻恭,王子江;一种简捷实用的压电石英晶体刀杆式三向车削测力仪[J];大连工学院学报;1982年02期
2 孙宝元;YDC-Ⅲ87型三向压电动态切削测力仪通过国家教委技术鉴定[J];大连工学院学报;1988年02期
3 孙宝元,王吉军,钱敏;压电石英晶片灵敏度分布规律及其跟踪检测[J];大连理工大学学报;1990年01期
4 孙宝元,牛志明,韩庚琳,钱敏;三维组合压阻式低频加速度传感器的研制与标定[J];大连理工大学学报;1992年05期
5 牛志明,孙宝元,韩庚林,钱敏;智能三维振动加速度监测仪的研制[J];大连理工大学学报;1993年05期
6 孙宝元,钱敏,张军;机电耦合大于等于二次感生效应探析[J];大连理工大学学报;1999年02期
7 钱敏,孙宝元,张军;整体式三维压电测力平台的研制[J];大连理工大学学报;2000年05期
8 董维杰,孙宝元,崔玉国,杨志欣;基于压电自感知执行器悬臂梁振动控制[J];大连理工大学学报;2001年01期
9 孙宝元,钱敏,张军;压电式传感器与测力仪研发回顾与展望[J];大连理工大学学报;2001年02期
10 董维杰,崔玉国,张小军,李涵;压电执行器位移自感知方法研究[J];大连理工大学学报;2004年06期
【相似文献】
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1 杜善义,梁军,韩杰才;含刚性线夹杂及裂纹的各向异性压电材料耦合场分析[J];力学学报;1995年05期
2 俞焕然,姚林泉;柔性结构中的压电材料[J];宁夏工学院学报;1996年S1期
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4 杨新华;董靓;陈传尧;胡元太;;根据损伤扩展力预测压电断裂载荷[J];华中科技大学学报(自然科学版);2006年03期
5 赵淳生;朱华;;超声电机技术的发展和应用[J];机械制造与自动化;2008年03期
6 林玲;;基于ANSYS的压电陶瓷材料有限元仿真分析[J];科技资讯;2009年36期
7 郑拯宇;邓国红;;军、民用车载电子设备压电式自适应隔振技术研究[J];机械研究与应用;2010年03期
8 王晓光;PR-1型k_t直读仪的研制[J];电子元件与材料;1983年05期
9 ;大尺寸新型压电材料四硼酸锂晶体[J];无机材料学报;1996年02期
10 曲兴华,贾果欣,陆伯印;用于纳米长度测量的超微直线驱动原理和装置[J];电子测量与仪器学报;1998年03期
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1 张克明;刘冬青;;微/纳米ZnO薄膜的压电行为研究[A];北京力学会第13届学术年会论文集[C];2007年
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3 王祥琴;刘金喜;;含椭圆夹杂压电材料反平面问题的基本解[A];第六届全国结构工程学术会议论文集(第一卷)[C];1997年
4 李平;;应用超声聚能器的超磁致伸缩和压电材料复合磁电换能器[A];第二届全国压电和声波理论及器件技术研讨会摘要集[C];2006年
5 应祖光;;平面应变轴对称压电圆柱壳的随机响应[A];第九届全国振动理论及应用学术会议论文集[C];2007年
6 常冬梅;王保林;凡友华;王旭越;;压电/弹性基底结构的静态反平面电/机械特征[A];第三届全国压电和声波理论及器件技术研讨会论文集[C];2008年
7 郭旭;靳凡;;基于广义JKR模型的横观各向同性压电半空间黏附接触[A];中国力学学会学术大会'2009论文摘要集[C];2009年
8 王晓明;亢战;;多层压电作动器结构拓扑优化设计[A];结构及多学科优化工程应用与理论研讨会’2009(CSMO-2009)论文集[C];2009年
9 邹小平;段宝平;;压电复合材料及其在医用仪器方面的应用[A];海峡两岸医疗仪器学术会议论文集[C];1995年
10 段志杰;杨颖;吴华德;孙居华;;超声波电动机用压电材料的探讨[A];第十二届中国小电机技术研讨会论文集[C];2007年
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1 向云;日本开发出新型压电材料[N];中国电力报;2004年
2 本报记者 毛黎 聂翠蓉;未来手机不充电[N];科技日报;2008年
3 黄帅 张子雨 周亚楠;西安交大研制出一种新材料[N];中国经济时报;2009年
4 陈超;日本开发出新型压电材料[N];科技日报;2004年
5 记者 张哲浩;西安交大研制出无铅压电材料[N];科技日报;2010年
6 许祖华 冯国;我国首次研制出无铅压电材料[N];中国技术市场报;2009年
7 田原;压电材料令手机摄像机图像更清晰[N];大众科技报;2003年
8 ;日本开发出新型压电材料电致伸缩效应提高40倍[N];中国高新技术产业导报;2004年
9 冯卫东;不愁手机没电行囊就是电源[N];科技日报;2007年
10 李况;新型建筑电子化[N];中国房地产报;2003年
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3 戴隆超;压电材料界面和断裂问题研究[D];南京航空航天大学;2008年
4 吴克恭;埋入压电材料的智能复合材料结构振动主动控制理论和实验研究[D];西北工业大学;2003年
5 林哲祺;压电结构的控制参数与构型优化设计[D];大连理工大学;2011年
6 顾佥;压电材料中力学问题的辛体系方法[D];大连理工大学;2007年
7 向宏军;功能梯度压电智能梁的特性分析及其应用[D];北京交通大学;2007年
8 张涛涛;功能梯度压电微结构力—电耦合特性分析[D];北京交通大学;2008年
9 陈传文;声导波在铌镁酸铅—钛酸铅单晶中传播特性的研究[D];哈尔滨工业大学;2009年
10 李双蓓;压电智能结构分析的新方法研究及其应用[D];广西大学;2012年
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1 刘卫星;压电式振动给料器的机理分析与实验研究[D];吉林大学;2006年
2 董洋洋;应用于高性能超声换能器的新型压电材料的优化研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
3 吴印泽;挠性体振动控制中传感器/致动器位置的优化配置[D];南京理工大学;2004年
4 魏双会;压电陶瓷发电特性及其应用研究[D];大连理工大学;2008年
5 汪心旺;半无限压电材料界面附近圆孔与裂纹的动力反平面特性[D];哈尔滨工程大学;2007年
6 容里;压电作动器设计及双层球面网壳结构振动主动控制研究[D];浙江大学;2008年
7 徐欣;功能梯度压电梁的多场耦合特性分析[D];北京交通大学;2008年
8 谢海军;夹杂在压电材料中的迁移及对压电材料蠕变特性的影响[D];上海交通大学;2012年
9 陈聪;压电材料接触问题再探[D];浙江大学;2011年
10 李睿容;半无限压电材料界面附近圆柱夹杂的动态脱胶问题[D];哈尔滨工程大学;2013年
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