壓電納米材料由于其優(yōu)異的力電耦合特性,近年來被廣泛用于納米發(fā)電機、傳感器、驅動器及納米壓電光子器件中。由于撓曲電效應的存在,壓電納米材料顯示出的“宏觀壓電效應”要明顯強于同類宏觀塊材料的壓電效應。撓曲電效應是應變梯度與電極化強度之間的力電耦合關系,可以有效增強微納米結構的力電轉化效率。此外,在微納米尺度下,材料的力學性能展現(xiàn)出很強的尺寸依賴性,即尺寸效應。在這種情況下,傳統(tǒng)的宏觀理論模型很難準確的預測壓電納米材料的力電耦合特性。因此,在壓電納米結構的力電耦合分析中,引入撓曲電效應與尺寸效應,修正傳統(tǒng)的理論模型,能更精確的預測壓電納米材料的力電特性。本文從以下幾個方面研究了撓曲電效應對壓電納米結構力電耦合特性的影響:首先,基于表面彈性理論,通過哈密頓原理,得到了考慮撓曲電效應的壓電納米板在機械力和電場耦合作用下的非線性彎曲和振動的一般模型,并給出了數值解。結果表明,撓曲電效應會使壓電納米板受到橫向力時的彎曲撓度更大,并帶來更小的振動固有頻率。撓曲電效應和表面彈性都會隨著結構的尺度增加而逐漸減小,當結構尺度達到宏觀量級時,撓曲電效應和表面彈性的影響消失。其次,基于偶應力理論,得到了考慮撓曲... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數】：181 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

幾種常見的壓電材料[28–30]

哈爾濱工業(yè)大學工學博士學位論文彈性模型中，如果無厚度的表面薄膜是各向同性的，表面彈性應變的不變量有關。在無厚的表面層，結構以寫成[134]0212s s ss s——表面殘余應力；s——表面彈性層的兩個彈性常數。性彈性納米板的彎曲和振動 2-1 所示的納米板，根據表面彈性模型，板的上下表板的長度為 a，寬度為b ，厚度為 h，建立坐標系如圖

【參考文獻】：
期刊論文
[1]功能梯度材料Timoshenko型剪切梁的自由振動分析[J]. 陳淑萍,趙紅曉,耿少波,武晉文.  材料科學與工程學報. 2018(01)
[2]Bending and vibration analyses of a rotating sandwich cylindrical shell considering nanocomposite core and piezoelectric layers subjected to thermal and magnetic fields[J]. M.MOHAMMADIMEHR,R.ROSTAMI.  Applied Mathematics and Mechanics（English Edition）. 2018(02)
[3]Surface effect and non-local elasticity in wave propagation of functionally graded piezoelectric nano-rod excited to applied voltage[J]. M.AREFI.  Applied Mathematics and Mechanics（English Edition）. 2016(03)
[4]基于FIB和TEM的納米材料中界面分層破壞的實驗方法研究與應用[J]. 閆亞賓,北村隆行,澄川貴志.  中國科學:物理學 力學 天文學. 2014(06)



本文編號：3601423