壓電納米材料由于其優(yōu)異的力電耦合特性,近年來(lái)被廣泛用于納米發(fā)電機(jī)、傳感器、驅(qū)動(dòng)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(qiáng)于同類(lèi)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(qiáng)度之間的力電耦合關(guān)系,可以有效增強(qiáng)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(qiáng)的尺寸依賴(lài)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(cè)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(cè)壓電納米材料的力電特性。本文從以下幾個(gè)方面研究了撓曲電效應(yīng)對(duì)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(guò)哈密頓原理,得到了考慮撓曲電效應(yīng)的壓電納米板在機(jī)械力和電場(chǎng)耦合作用下的非線性彎曲和振動(dòng)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(huì)使壓電納米板受到橫向力時(shí)的彎曲撓度更大,并帶來(lái)更小的振動(dòng)固有頻率。撓曲電效應(yīng)和表面彈性都會(huì)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(jí)時(shí),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(lái)源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

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【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

幾種常見(jiàn)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(wú)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(wú)厚的表面層，結(jié)構(gòu)以寫(xiě)成[134]0212s s ss s——表面殘余應(yīng)力；s——表面彈性層的兩個(gè)彈性常數(shù)。性彈性納米板的彎曲和振動(dòng) 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(zhǎng)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
[1]功能梯度材料Timoshenko型剪切梁的自由振動(dòng)分析[J]. 陳淑萍,趙紅曉,耿少波,武晉文.  材料科學(xué)與工程學(xué)報(bào). 2018(01)
[2]Bending and vibration analyses of a rotating sandwich cylindrical shell considering nanocomposite core and piezoelectric layers subjected to thermal and magnetic fields[J]. M.MOHAMMADIMEHR,R.ROSTAMI.  Applied Mathematics and Mechanics（English Edition）. 2018(02)
[3]Surface effect and non-local elasticity in wave propagation of functionally graded piezoelectric nano-rod excited to applied voltage[J]. M.AREFI.  Applied Mathematics and Mechanics（English Edition）. 2016(03)
[4]基于FIB和TEM的納米材料中界面分層破壞的實(shí)驗(yàn)方法研究與應(yīng)用[J]. 閆亞賓,北村隆行,澄川貴志.  中國(guó)科學(xué):物理學(xué) 力學(xué) 天文學(xué). 2014(06)



本文編號(hào)：3601423