负泊松比圆弧蜂窝压电超材料的力电性能研究  被引量:2

Study on electromechanical properties of arc honeycomb piezoelectric metamaterials with negative Poisson’s ratio

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作  者:张璇 刘海涛 ZHANG Xuan;LIU Haitao(School of Mechanical Engineering,Hebei University of Technology,Tianjin 300401,China)

机构地区:[1]河北工业大学机械工程学院,天津市300401

出  处:《燕山大学学报》2021年第5期424-429,共6页Journal of Yanshan University

基  金:国家自然科学基金资助项目(11702079)。

摘  要:压电超材料具有独特的力电性能,广泛应用在传感器、执行器等各种设备。本文提出了一种具有负泊松比特性的圆弧蜂窝压电超材料结构。基于压电超材料的本构方程和相应边界条件,分析了力电耦合下该压电结构的力电性能。建立了该结构的有限元模型并进行仿真分析,讨论了不同结构角度和不同极化方向下压电超材料的弹性常数、压电常数和介电常数的变化规律。结果表明:随着角度的增大,结构沿z轴极化时的力电性能优于沿x轴极化时的力电性能。这对于蜂窝压电超材料的设计及其分析应用起到一定的借鉴作用。Due to unique electromechanical coupling properties,piezoelectric metamaterial are widely used in sensors actuators and other devices.In this paper the arc honeycomb piezoelectric metamaterial with negative Poisson′s ratio is proposed.Based on the constitutive equation of the piezoelectric metamaterials and the boundary conditions,the mechanical and electrical properties of the piezoelectric structure under the action of electromechanical couple are analyzed.The finite element model of the structure is established and the elastic,piezoelectric and dielectric constants of the structure under different angles and polarization directions are discussed.The results show that the piezoelectric properties of the structure polarized along the z-axis are of advantages compared with those along the x-axis with the increase of the angle.This can be used for reference in the design and applications of honeycomb piezoelectric metamaterials.

关 键 词:压电超材料 负泊松比 力电性能 有限元分析 

分 类 号:TB383[一般工业技术—材料科学与工程]

 

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