本文關(guān)鍵詞：壓電智能傳感器力學(xué)模型的建立及數(shù)值模擬　出處：《北華大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)》2014年06期 　論文類型：期刊論文

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【摘要】：以單片壓電陶瓷(如鋯鈦酸鉛,簡(jiǎn)稱PZT)晶體、粘貼式和埋入式壓電傳感器為研究對(duì)象,從壓電本構(gòu)方程和結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)的振動(dòng)原理出發(fā),采用集總質(zhì)量法推導(dǎo)出PZT傳感器正壓電效應(yīng)的電荷表達(dá)式及等效剛度表達(dá)式,建立粘貼式和埋入式PZT傳感器的簡(jiǎn)化力學(xué)模型,得到考慮多參數(shù)影響的電荷表達(dá)式.考慮黏結(jié)膠層阻尼吸收能量的作用,建立了膠層阻尼效應(yīng)影響的傳感模型,并求得壓電傳感器的電壓表達(dá)式.數(shù)值模擬結(jié)果表明:在PZT傳感模型中,利用壓電方程和振動(dòng)方程聯(lián)合求解可以快速得到PZT的傳感信號(hào),而且PZT片的電壓輸出特性與作用力的大小及黏結(jié)膠層有關(guān).通過測(cè)量和分析PZT傳感器輸出電信號(hào)峰值與頻率的變化,并與數(shù)值分析結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,證明了運(yùn)用所建立的傳感模型能夠有效地模擬檢測(cè)PZT的正壓電規(guī)律.
[Abstract]:The piezoelectric ceramics (such as lead zirconate titanate, PZT) crystal, adhesive and embedded piezoelectric sensors are studied. The piezoelectric constitutive equation and the vibration principle of the structure dynamics are discussed. The charge expression and equivalent stiffness expression of positive piezoelectric effect of PZT sensor are derived by lumped mass method, and the simplified mechanical models of paste and embedded PZT sensors are established. The expression of charge considering the influence of multiple parameters is obtained. Considering the effect of damping and absorbing energy of adhesive layer, the sensing model of the influence of damping effect on adhesive layer is established. The voltage expression of the piezoelectric sensor is obtained. The numerical simulation results show that in the PZT sensing model, the piezoelectric equation and vibration equation can be used to solve the sensor signal of PZT quickly. The voltage output characteristics of the PZT chip are related to the magnitude of the force and the bonding layer. The changes of the peak and frequency of the output electrical signals of the PZT sensor are measured and analyzed, and the results are compared with the results of the numerical analysis. It is proved that the piezoelectric law of PZT can be simulated effectively by using the sensor model.
【作者單位】： 北華大學(xué)汽車與建筑工程學(xué)院;北華大學(xué)電氣信息工程學(xué)院;中國石油天然氣集團(tuán)吉林石化分公司;
【基金】：吉林省教育廳科學(xué)技術(shù)研究項(xiàng)目(2013195) 北華大學(xué)博士科研啟動(dòng)基金項(xiàng)目(199500023)
【分類號(hào)】：TU317
【正文快照】： 經(jīng)過幾十年的發(fā)展,壓電陶瓷的性能日趨完善,相關(guān)研究也取得了重大進(jìn)展,目前已成為最重要的功能材料之一.從國內(nèi)外的研究情況看,諸多學(xué)者主要側(cè)重于壓電智能結(jié)構(gòu)的理論分析與試驗(yàn)研究,提出了多種分析方法,如常用的建立數(shù)學(xué)模型,基于三維彈性理論的振動(dòng)方程法以及簡(jiǎn)化理論分析法

【參考文獻(xiàn)】

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1 孫光明;圓球粒子沉降的數(shù)值模擬及實(shí)驗(yàn)研究[D];浙江大學(xué);2006年

2 齊殿軍;大慶長垣高臺(tái)子油田葡萄花油層精細(xì)油藏描述及數(shù)值模擬一體化研究[D];吉林大學(xué);2012年

3 屈春葉;離心泵的內(nèi)部三維流場(chǎng)數(shù)值模擬研究[D];太原理工大學(xué);2013年

4 劉春元;熱毛細(xì)對(duì)流的研究及其數(shù)值模擬[D];河北工業(yè)大學(xué);2003年

5 陳陶;激光與物質(zhì)熱作用過程的數(shù)值模擬研究[D];南京理工大學(xué);2004年

6 鄒星;結(jié)構(gòu)物出水過程的數(shù)值模擬[D];大連理工大學(xué);2013年

7 錢聲華;井下它激自增流量理論及數(shù)值模擬[D];西南石油學(xué)院;2004年

8 嚴(yán)世強(qiáng);基于GIS的海上泄漏化學(xué)品行為數(shù)值模擬研究[D];大連海事大學(xué);2004年

9 李建龍;小型離心風(fēng)扇數(shù)值模擬分析[D];南京理工大學(xué);2012年

10 袁巍巍;住宅小區(qū)風(fēng)環(huán)境數(shù)值模擬研究[D];河北工業(yè)大學(xué);2014年

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本文編號(hào)：1403150