圆形压电振膜静态位移模型及参数优化分析

来源：机械工程学报杂志2018年第10期北京时间：

作者：梁鑫, 胡院林, 王文

单位：上海交通大学制冷与低温研究所 上海 200240

摘要：结合薄膜变形原理和压电本构方程，在电压激励条件下，对弹性压电薄膜驱动器进行受力分析，建立压电驱动器横向位移计算模型。在文献提供的几何参数和材料物理参数的基础上，对比理论，文献试验以及模拟仿真的结果，偏差不超过10%，验证理论模型可行。并通过试验测试，进一步分析模型计算结果的准确性，结果表明理论计算与试验数据最大误差在7%以内。基于建立的数学模型，分析不同电压、不同半径比以及不同压电厚度和弹性膜厚度对圆形压电驱动器横向位移的影响。结果表明：圆形压电驱动器中心的横向位移随电压线性变化；在压电驱动器厚度和材料物理参数一定时，压电层与弹性层半径比为0.75时，压电驱动器中心横向位移最大；当电压、材料物理参数以及压电驱动器半径比固定的条件下，分析压电厚度和弹性膜厚度对圆形压电驱动器横向位移影响机理，在压电驱动器总厚度一定条件下，得到最优的压电厚度占总厚度的比值。通过分析不同几何参数对压电驱动器横向位移的影响，指导和优化压电驱动器的结构设计。

关键词：薄膜压电驱动器,参数优化,力学分析,压电效应；

基金资助：国家自然科学基金资助项目（51576123）。