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谈22型压电复合材料制备和性能

收藏本文 2024-03-20 点赞:5545 浏览:18848 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:2-2型压电复合材料兼具压电陶瓷的压电活性和聚合物的柔韧性,具有较高的机电耦合系数、大的带宽和较低的声阻抗及干扰耦合小等特点,在水声和超声领域具有广泛的运用。本论文采取改善的切割—填充法制备了2-2型压电复合材料,探讨了热处理、偶联剂等对复合材料性能的影响,浅析了压电振子尺寸及聚合物种类、尺寸对复合材料振动特性的影响,并采取ANSYS有限元浅析软件对复合材料振动特性进行论述浅析。主要结论如下:1.50—80℃热处理可以很好的改善压电振子的谐振频率温度稳定性。偶联剂处理可以提升聚合物相与压电相的结合强度,采取ND-42偶联剂处理可使复合材料的断裂拉伸强度达到1.66Mpa。2.压电振子的尺寸对其振动状态产生大的影响,当宽度远小于长度和厚度时,宽度变化不影响振子的振动状态;当压电振子的长厚比L/T11时,长度伸缩振动与厚度伸缩振动互不干扰,但是损耗较大;当长厚比L/T2时,压电振子的长度伸缩振动与厚度伸缩振动产生强烈耦合;当压电振子尺寸为T=3.8mm,d1=1.4mmm,L=9mm时,压电振子具有很单纯的厚度伸缩振动和较小的损耗。ANSYS有限元模态浅析结果与实测结果吻合。3.压电复合材料的谐振频率和复合材料内压电振子受到的夹持力有关,夹持力越大,谐振频率越高。聚合物宽度很小的2-2型压电复合材料内部有着三种类型的振动,包括压电振子的自振动、压电振子内部的畸形振动和压电振子间的干扰耦合振动。这三种振动和压电振子的宽度有关,对于PU宽度大于0.1mm畸形振动消失,宽度大于0.4mm干扰耦合振动消失。压电复合材料的带宽与复合材料内部压电振子受到的夹持力和压电振子的畸形振动有关,复合材料中压电振子受到的夹持力越大,振子的畸形振动越弱,带宽越大。4.聚合物的弹性模量对复合材料的振动特性产生大的影响,高弹性模量的物质易使压电振子之间产生振动耦合,低弹性模量的物质可以阻止振子之间的振动耦合。当聚合物为聚氨酯时,取聚合物宽度d2=0.3mm,压电相宽度d1=0.7mm时,干扰耦合振动非常弱,此时复合材料的声阻抗为17Mrayls,机电耦合系数为0.58,带宽为10.5kHz。关键词:2-2论文ANSYS论文聚合物论文谐振频率论文带宽论文

    中文摘要4-5

    Abstract5-7

    目录7-9

    第1章 绪论9-19

    1.1 前言9-10

    1.2 2-2型压电复合材料概述10-12

    1.2.1 2-2型压电复合材料的结构和工作模态10-11

    1.2.2 2-2型压电复合材料的特点与运用11-12

    1.3 2-2压电复合材料的国内外探讨近况12-17

    1.3.1 2-2压电复合材料的论述探讨12-15

    1.3.2 2-2压电复合材料的制备技术15-16

    1.3.3 2-2压电复合材料的结构和振动模态16-17

    1.4 2-2型压电复合材料有着的不足及本论文探讨主要内容17-19

    第2章 2-2型压电复合材料的制备与性能表征19-38

    2.1 原料和实验设备19-22

    2.1.1 压电相19-20

    2.1.2 聚合物相20-21

    2.1.3 实验所需仪器设备21-22

    2.2 2-2压电复合材料的制备22-27

    2.2.1 电极涂覆与极化22-23

    2.2.2 聚合物的浇注23-26

    2.2.3 热处理26-27

    2.3 2-2型压电复合材料的性能表征27-34

    2.3.1 压电常数27-28

    2.3.2 介电常数28-29

    2.3.3 介电损耗29

    2.3.4 频率常数与谐振频率29-32

    2.3.5 机电耦合系数32

    2.3.6 带宽32-33

    2.3.7 声阻抗33-34

    2.4 振动状态的有限元浅析34-38

    2.4.1 ANSYS12.0有限元浅析软件概述34-35

    2.4.2 2.2型压电复合材料有限元浅析一般步骤35-38

    第3章 2-2型压电复合材料的性能与有限元浅析38-61

    3.1 2-2型压电复合材料基本结构38

    3.2 压电振子尺寸对其振动状态影响38-44

    3.2.1 压电振子宽度对振动状态的影响39

    3.2.2 压电振子长度对其振动状态的影响39-43

    3.2.3 压电振子的谐振频率温度稳定性探讨43-44

    3.3 压电振子有限元浅析44-49

    3.3.1 模态浅析44-47

    3.3.2 谐响应浅析47-49

    3.4 聚合物对复合材料振动特性的影响49-56

    3.4.1 聚合物性能对复合材料振动特性的影响49-50

    3.4.2 聚合物尺寸对复合材料振动特性的影响50-53

    3.4.3 聚合物对复合材料性能影响机理探讨53-56

    3.5 复合材料有限元浅析56-59

    3.5.1 聚合物性能对复合材料振动性能的影响57-58

    3.5.2 聚合物尺寸对复合材料振动性能影响58-59

    3.6 2-2型压电复合材料的结构优化59-61

    第4章 结论61-62

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