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(qū)動器及納米壓電光子器件中。由于撓曲電效應(yīng)的存在,壓電納米材料顯示出的“宏觀壓電效應(yīng)”要明顯強于同類宏觀塊材料的壓電效應(yīng)。撓曲電效應(yīng)是應(yīng)變梯度與電極化強度之間的力電耦合關(guān)系,可以有效增強微納米結(jié)構(gòu)的力電轉(zhuǎn)化效率。此外,在微納米尺度下,材料的力學(xué)性能展現(xiàn)出很強的尺寸依賴性,即尺寸效應(yīng)。在這種情況下,傳統(tǒng)的宏觀理論模型很難準(zhǔn)確的預(yù)測壓電納米材料的力電耦合特性。因此,在壓電納米結(jié)構(gòu)的力電耦合分析中,引入撓曲電效應(yīng)與尺寸效應(yīng),修正傳統(tǒng)的理論模型,能更精確的預(yù)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(yīng)對壓電納米結(jié)構(gòu)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(yīng)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(shù)值解。結(jié)果表明,撓曲電效應(yīng)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(yīng)和表面彈性都會隨著結(jié)構(gòu)的尺度增加而逐漸減小,當(dāng)結(jié)構(gòu)尺度達(dá)到宏觀量級時,撓曲電效應(yīng)和表面彈性的影響消失。其次,基于偶應(yīng)力理論,得到了考慮撓曲... 

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

【文章頁數(shù)】：181 頁

【學(xué)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(xué)工學(xué)博士學(xué)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(yīng)變的不變量有關(guān)。在無厚的表面層，結(jié)構(gòu)以寫成[134]0212s s ss s——表面殘余應(yīng)力；s——表面彈性層的兩個彈性常數(shù)。性彈性納米板的彎曲和振動 2-1 所示的納米板，根據(jù)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(biāo)系如圖

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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本文編號：3601423