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摘要
本文研究了压电纤维复合材料(MFC)受载状态下的基础力学性能及力电耦合特性。首先,基于热力学原理对MFC材料压电方程进行了推导,通过简化处理建立了适用于工程计算的MFC材料的力电耦合特性数学模型。随后,设计了一套MFC材料标准试验件的加载与测试系统及试验方案,可在不同加载状态下测量MFC试验件的力学和电学数据,获得压电方程参数。最后,利用该试验系统,通过加电、加载试验测取了试验数据,建立了MFC材料标准试验件的力电耦合特性数学模型(一阶和二阶压电方程),分析与对比了MFC材料标称模型与一阶、二阶压电方程模型的差异。试验结果表明,相较材料的标称模型,采用本文获得的力电耦合模型能够更精准地描述材料的应变规律,应变的最大预测误差可由标称模型约30%降至约7%(线性方程)和3%(二阶方程)。
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