采用彈性基底的壓磁壓電層合結(jié)構(gòu)的磁電響應(yīng)研究.pdf

1、將超磁致伸縮材料（GMM）、壓電材料（PZT-5H）復(fù)合于彈性基底上，構(gòu)造了一種新型的磁電換能器—GMM/彈性基底/PZT層狀復(fù)合結(jié)構(gòu)。當(dāng)激勵(lì)磁場(chǎng)的頻率等于或者接近于彈性基底的固有頻率時(shí)，GMM產(chǎn)生的應(yīng)力或應(yīng)變，通過層間膠層的傳遞，驅(qū)動(dòng)彈性基底振動(dòng)并發(fā)生諧振，粘結(jié)于基底上的壓電材料的輸出電壓將達(dá)到極大，從而產(chǎn)生了磁電轉(zhuǎn)換。這種GMM/彈性基底/PZT層狀復(fù)合結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制備容易，而且磁電轉(zhuǎn)換系數(shù)大，諧振頻率可由彈性基底進(jìn)行調(diào)控，是一種自發(fā)

2、電式的敏感結(jié)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)磁能和電能之間的轉(zhuǎn)換，并為滿足不同傳感器的頻帶需求提供可能。
　　本文首先采用Hamilton原理推導(dǎo)GMM/彈性基底/PZT層狀復(fù)合結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)方程，結(jié)合GMM和PZT的本構(gòu)方程對(duì)層合結(jié)構(gòu)的磁電響應(yīng)進(jìn)行理論推導(dǎo)，得到磁電電壓轉(zhuǎn)化系數(shù)與頻率的關(guān)系曲線。在推導(dǎo)過程中，考慮了層間膠層的傳遞作用，建立膠層形變模型，包括其縱向變形和剪切變形，將膠層的特性參數(shù)和幾何參數(shù)納入對(duì)GMM/彈性基底/PZT層狀復(fù)合結(jié)構(gòu)的磁電響

3、應(yīng)計(jì)算中。并討論了影響層合結(jié)構(gòu)磁電響應(yīng)的各主要因素。由于其磁電轉(zhuǎn)化能力與其層間磁機(jī)電相互作用緊密相連，因此在層合結(jié)構(gòu)的諧振情況下，磁電電壓轉(zhuǎn)化系數(shù)最大，比在非諧振下的高1到2個(gè)數(shù)量級(jí)。通過分析層合結(jié)構(gòu)的平均應(yīng)變，可得到諧振下的平均應(yīng)變比非諧振下的相應(yīng)地高1到2個(gè)數(shù)量級(jí)。
　　通過GMM/彈性基底/PZT層合實(shí)驗(yàn)樣片制備，介紹了層合材料的制備方法及注意事項(xiàng)，構(gòu)建了磁電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，對(duì)實(shí)驗(yàn)測(cè)試原理進(jìn)行了闡述。用動(dòng)態(tài)測(cè)試方法在自行研制的