1-3型壓電復(fù)合材料性能分析與仿真軟件開發(fā).pdf

1、壓電超聲換能器是超聲領(lǐng)域中最重要的功能器件，作為壓電超聲換能器的重要組成部分—壓電材料，其性能的提高對(duì)促進(jìn)壓電超聲換能器的革新發(fā)展起決定性作用。1-3型壓電復(fù)合材料具有低聲阻抗、小介電常數(shù)、高機(jī)電耦合系數(shù)等諸多優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)成為壓電超聲換能器的理想材料。由兩相材料組成的1-3型壓電復(fù)合材料，其性能與多種因素有關(guān)，因此有必要研究各種因素對(duì)1-3型壓電復(fù)合材料性能的影響。
　　首先，介紹了1-3型壓電復(fù)合材料的應(yīng)用背景及概念，對(duì)此材料的常

2、用制備方法、工藝和性能的主要優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行了總結(jié)。通過研究1-3型壓電復(fù)合材料的國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀，綜述了1-3型壓電復(fù)合材料常用的兩種理論模型，并且對(duì)兩種模型的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了分析。
　　其次，介紹了常用的壓電材料、壓電本構(gòu)方程及與1-3型壓電復(fù)合材料相關(guān)的理論。以均勻場(chǎng)理論為前提條件，用串并聯(lián)結(jié)構(gòu)模型模擬1-3型壓電復(fù)合材料結(jié)構(gòu)，結(jié)合壓電本構(gòu)方程，建立了1-3型壓電復(fù)合材料的等效壓電方程，推導(dǎo)出了1-3型壓電復(fù)合材料等效性能參數(shù)的計(jì)算公式。

3、還建立了壓電彈性體的有限元離散化方程。依據(jù)方程，利用ANSYS軟件建立了1-3型壓電復(fù)合材料有限元仿真模型。
　　隨后，以1-3型壓電復(fù)合材料等效參數(shù)模型和有限元模型為理論基礎(chǔ)，利用MATLAB GUI平臺(tái)開發(fā)了以MATLAB和ANSYS為內(nèi)核的1-3型壓電復(fù)合材料性能分析軟件，并重點(diǎn)研究了仿真軟件與內(nèi)核軟件的接口問題。用仿真軟件對(duì)復(fù)合材料進(jìn)行了仿真，比較分析上述兩種模型的計(jì)算結(jié)果。
　　最后，利用開發(fā)的仿真軟件對(duì)1-3型壓