在位移載荷下,為了預測粘結層厚度對折疊式壓電振子的疲勞壽命,該文對粘結層進行理論分析,建立了一種折疊式壓電振子的有限元模型,分別在85.5 Hz、105.8 Hz及153.2 Hz 3種不同的工作模式下,施加正弦位移載荷,并進行了模型靜力分析,將分析結果傳輸?shù)絥Code DesignLife軟件進行疲勞分析。結果表明,在粘結層厚為0.07 mm時,彈性層和壓電層所受應力值最小;由疲勞壽命分析可知,結構發(fā)生破壞集中在壓電陶瓷層,在105.8 Hz時,壓電層的疲勞壽命次數(shù)為5.317×10~7;在85.5 Hz、153.2 Hz時,壓電層的疲勞壽命次數(shù)分別為8.82×10~6和1.624×10~6。因此,在折疊壓電振子實際應用中,需綜合考慮粘結層厚度、位移載荷及壓電陶瓷的疲勞壽命,才能實現(xiàn)最大的電能輸出。 

【文章來源】：壓電與聲光. 2020年05期 北大核心

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

折疊式壓電振子有限元模型

3) 頻率為153.2 Hz時,對折疊壓電振子最上層質(zhì)量塊的前、后面均施加大小為1 mm、方向豎直向下的位移載荷,分析得到等效應力分布云圖,如圖3(c)所示。由圖3可見,85.5 Hz時折疊壓電振子薄梁部分發(fā)生左、右橫向振動;105.8 Hz時薄梁部分發(fā)生上、下橫向振動,是常見的工作模式,彈性層的應力分布集中在兩端圓角的過渡位置,所處位置的應力值為203.45 MPa;153.2 Hz時薄梁部分發(fā)生扭轉(zhuǎn)振動。通過分析折疊壓電振子的應力變化,可得彈性層與壓電層隨粘結層厚度變化的應力曲線,如圖4、5所示。

由圖3可見,85.5 Hz時折疊壓電振子薄梁部分發(fā)生左、右橫向振動;105.8 Hz時薄梁部分發(fā)生上、下橫向振動,是常見的工作模式,彈性層的應力分布集中在兩端圓角的過渡位置,所處位置的應力值為203.45 MPa;153.2 Hz時薄梁部分發(fā)生扭轉(zhuǎn)振動。通過分析折疊壓電振子的應力變化,可得彈性層與壓電層隨粘結層厚度變化的應力曲線,如圖4、5所示。圖5 壓電層應力隨粘結層厚度變化曲線

【參考文獻】：
期刊論文
[1]考慮疲勞壽命的壓電懸臂梁結構優(yōu)化設計方法[J]. 張淼,孟慶豐,王宏金.  壓電與聲光. 2015(01)
[2]新型多層懸臂梁壓電發(fā)電裝置發(fā)電性能研究[J]. 龔俊杰,阮志林,李康超,邊義祥.  機械工程學報. 2014(05)
[3]基于ANSYS/Fatigue的泵用壓電振子疲勞分析[J]. 何秀華,畢雨時,王健,禚洪彩.  排灌機械工程學報. 2011(01)



本文編號：2920276