采用彈性基底的磁電復合結構有限元分析.pdf

1、磁電復合材料可以實現(xiàn)磁能與電能之間的相互轉換，能夠應用于磁場檢測、微波泄漏監(jiān)測、電磁場能量轉換等領域。與顆?；旌辖Y構相比層合結構具有更高的磁電電壓轉換系數(shù)，本課題組提出將片狀磁致伸縮材料和壓電材料復合到彈性基底上，構成一種采用彈性基底的三相磁電復合結構，相比磁致伸縮材料和壓電材料層合的兩相磁電復合結構，在諧振時該結構具用更高的磁電電壓轉換系數(shù)。針對這種三相復合結構，本文采用有限元方法，分析采用等截面彈性基底和采用尖楔形彈性基底的兩種磁電

2、復合結構的磁電特性。主要研究工作如下：
　　1.應用有限元方法對壓電問題的分析能力以及磁致伸縮－壓電類比關系，分析采用基底復合結構的磁電效應。通過輸入幾何模型、選定單元類型、設置材料參數(shù)、劃分網(wǎng)格、施加載荷和邊界條件等步驟，建立了兩種磁電復合結構的有限元分析模型。
　　2.對兩種采用彈性基底的磁電復合結構進行有限元分析，研究復合結構參數(shù)改變對結構磁電特性的影響，并在磁電轉換電壓系數(shù)最大化的前提下對結構進行了優(yōu)化設計。對于采用

3、等截面基底的復合結構，分析了壓電材料長度、基底長度、基底材料機械品質因數(shù)以及復合結構整體寬度幾個因素，對復合結構發(fā)生一階縱向諧振時的磁電性能的影響；對于采用尖楔形基底的復合結構，分析了壓電材料的粘貼位置、壓電材料的長度、寬度以及基底長/寬比幾個因素，對復合結構發(fā)生縱向諧振時的磁電性能的影響。對比兩種結構在諧振時產生的磁電轉換電壓，驗證采用尖楔形基底的復合結構聚能效果。并分析了由于彎曲諧振模態(tài)的存在，兩種復合結構磁電轉換電壓隨激勵信號頻率