层合结构压电器件的机电耦合效应
张彤(1)，孟庆元(2)，王富耻(1)
(1 北京理工大学，北京，100081) (2 哈尔滨工业大学，哈尔滨，150001)

摘要：压电传感器和致动器都可以看成是一种复合材料层合板结构，由压电材料层和非压电（弹性）材料层交替铺设而成。对于这类任意铺设的层合板悬臂梁结构，我们推导出了表示力学变形与外加电场之间耦合效应的解析表达式。进而，又推导出了两类（一类为单层压电－弹性层，另一类为双层压电-弹性层）层合型悬臂梁结构机电耦合性能的解析公式。在该机电耦合模型中，包括了两个压电常数d_２１１和d_２２２。此外，还建立了含压电材料的有限元算式，进行了实验测量。最后，通过比较解析解（包括考虑了d_２２２参数的理论值和没有考虑d_２２２参数的理论值），实验值以及有限元计算结果，发现它们吻合得很好，而且考虑d_２２２是十分必要的。
关键词:压电材料；层合结构；有限元；机电耦合效应
中图分类号：TB301,O302    文献标识码：A