功能梯度压电微结构力—电耦合特性分析

【摘要】： 本文首先基于压电弹性体静力学理论,采用Airy应力函数解法,考虑主要压电参数呈任意变化,给出了多层功能梯度压电曲梁以及连续功能梯度压电曲梁的静力学解析解与数值解,理论解答与数值解答符合很好。其次,在两种不同的边界条件下,对功能梯度压电/弹性复合曲梁进行了解析和数值分析,研究了弹性层参数和压电层参数对复合曲梁整体性能的影响。接着,本文对多层功能梯度压电圆筒以及连续功能梯度压电圆筒进行了静力分析,给出了两种圆筒在同时承受外加电压以及外加压力作用下力学及电学分量的解析解。此外,本文还分别基于弹性薄膜理论和薄壳理论,研究了功能梯度压电弹性筒的动力响应,给出了压电参数沿轴向呈线性分布时,压电弹性筒力学和电学响应的解析解,并对两种理论的优缺点进行了讨论。最后,建立了2-2型水泥基压电机敏器件动力特性的分析模型,采用位移解法给出了其解析解,并与相关文献的实验结果进行了比较和讨论,为水泥基压电机敏器件在土木工程中的应用提供了理论分析方法。