THUNDER元件热机电耦合动力学分析

作者：王小兵; 刘应华; 陈建军

来源：振动与冲击, 2010, (12): 42-48.

DOI：10.3969/j.issn.1000-3835.2010.12.010

• THUNDER型压电驱动器
• 热机电耦合
• 动力学
• 有限元
• 数值仿真

针对THUNDER型压电驱动器这一类特殊结构形式,提出一种包含4个位移节点,8个温度节点和2个电势节点的热机电耦合混合有限元模型,并基于虚功原理推导了热机电耦合有限元方程.针对物理属性截然不同的冷却阶段、再极化阶段和驱动阶段开展了动力学研究,并利用初始位移这一变量将它们有机地联结起来;系统地分析了该类驱动器的热机电耦合问题.数值算例表明:该混合有限元模型具有良好的计算精度;THUNDER型压电驱动器的驱动性能与其制造过程密切相关,且其驱动位移与外载荷的凹曲线关系使其具有良好的综合驱动性能;在实际应用中,当温度发生变化时,热应变对驱动性能具有重大影响,而焦电效应的影响相对较小但仍十分明显,体现出对THUNDER型压电驱动器开展热机电耦合动力学研究的重要性.

• 单位
  清华大学; 机电工程学院; 西安电子科技大学