西安交通大学xi'an jiao tong university第5章压电智能结构1.压电本构关系2.线性压电作动器3.薄层压电作动器4.压电传感器5.模态滤波器应用航天航空学院
2 第5章 压电智能结构 1. 压电本构关系 2. 线性压电作动器 3. 薄层压电作动器 4. 压电传感器 5. 模态滤波器应用
西安交通大学1.压电本构关系xi'an jiao tong universityIEEE（Institute for Electrical and Electronic Engineers）标准ANSYS标准（1）一维介电材料（无应力状态）电位移D（单位面积上输出电荷，Coulomb/m2）“电”D=eE(Vlm)介电常数*电场强度(2）一维弹性体（零电场状态）应变S和应力T（N/m?）的关系“机/力”S= $Ts为材料的柔度（杨氏模量倒数）3航天航空学院
3 1.压电本构关系 IEEE（Institute for Electrical and Electronic Engineers）标准 ANSYS标准 （1）一维介电材料（无应力状态） 电位移D（单位面积上输出电荷，Coulomb/m2） 介电常数*电场强度（V/m） （2）一维弹性体（零电场状态） 应变S和应力T（N/m2）的关系 s为材料的柔度（杨氏模量倒数） “电” “机/力
西安交通大学1.压电本构关系xi'an jiao tong university（3）压电材料的机电本构关系S=sET+dE“机电”D=dT+eTE方程1:>d为压电常数，联系电场E与应变S的关系，也称为压电应变常数，单位m/V>sE为电场为常数时材料的柔顺系数，单位m2/N●方程2>d为零电场下（电极短路）应力与电位移的关系，单位C/N>eT为常应力下的介电常数，单位C/mV通常材料手册中给的为相对介电常数，为与真空介电常数（8.854187817E-12F/m）的比值4航天航空学院
4 1.压电本构关系 （3）压电材料的机电本构关系 方程1: d为压电常数，联系电场E与应变S的关系，也称为 压电应变常数，单位m/V sE为电场为常数时材料的柔顺系数，单位m2/N 方程2 d为零电场下（电极短路）应力与电位移的关系， 单位C/N 为常应力下的介电常数，单位C/mV “机电” 通常材料手册中给的为相对介电常数，为与真空介电常数 （8.854187817E-12F/m）的比值
西安交通大学1.压电本构关系xi'an jiaotonguniversity其他形式：d1E7ST=cEs-eESESEd2dD=eS+eT(1-k)ED-ESESEe为常电场下的材料杨氏模量（N/m?）cE=1/sE描述零电场下电位移和应变的关系（C/m2）e=d/sE或电场与应力的关系，也称为压电应力常数k2=d/(sE）为压电材料的机电耦合系数k约高，则能量转换效率越好。Stored energy converted1.2low frequencyStored input energy5航天航空学院
5 1.压电本构关系 其他形式： 为常电场下的材料杨氏模量（N/m2） 描述零电场下电位移和应变的关系（C/m2） 或电场与应力的关系，也称为压电应力常数 为压电材料的机电耦合系数 k约高，则能量转换效率越好
西安交通大学1.压电本构关系xi'anjiaotonguniversity常用压电本构矩阵形式（作动、传感）：)()T)Cees=S=T(1-k2)（4）一维热弹方程S=sT+iαe热膨胀系数与温度变化量6航天航空学院
6 1.压电本构关系 常用压电本构矩阵形式（作动、传感）： （4）一维热弹方程 热膨胀系数与温度变化量