挠曲电效应对简支梁式压电传感器性能的影响

• 作者: 周志东 杨昌平 林晓辉 苏雅璇
• 来源期刊: 厦门大学学报（自然科学版）
• 学科: 物理学
• 关键词: 挠曲电效应 诱导电势 压电传感器 变分法
• 年，卷（期）: 2017,（6）
• 所属期刊栏目: 研究论文
• 页码范围: 823-830
• 页数: 8页
• 分类号: O343.9
• 字数: 6316字
• 语种: 中文
• DOI: 10.6043/j.issn.0438-0479.201703018

摘要

挠曲电效应是材料极化强度(或电场强度)与应变梯度之间的耦合关系,对于新型微纳米致动器和传感器的性能具有重要的影响.以纳米简支梁式压电传感器(简称压电简支梁)为研究对象,讨论材料的挠曲电效应对压电简支梁输出电势与挠度的影响.采用电吉布斯自由能密度函数,并根据压电材料线性理论与伯努利-欧拉梁理论,采用变分法推导压电简支梁的控制方程和相应力电耦合边界条件.数值模拟BaTiO3压电简支梁在外加机械载荷作用下,由于挠曲电效应产生的诱导电势和极化强度等与梁结构、材料参数的相互关系.计算结果表明,诱导电势反馈作用在梁的表面引起一个与机械载荷作用相反的弯矩,减小了梁结构的弯曲挠度;在一定的挠曲电系数和梁结构尺寸下,诱导电势存在最大值;在微纳尺度上挠曲电效应具有很强的尺寸依赖性,随着梁的厚度增大,挠曲电效应的影响将显著减弱.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	周志东	厦门大学材料学院福建省特种先进材料重点实验室	17	24	3.0	3.0
2	林晓辉	厦门大学材料学院福建省特种先进材料重点实验室	15	186	6.0	13.0
3	苏雅璇	集美大学诚毅学院	6	5	1.0	1.0
4	杨昌平	厦门大学材料学院福建省特种先进材料重点实验室	1	2	1.0	1.0