Нестаціонарні Коливання П’єзоелектричних Перетворювачів З Функціонально-Градієнтних Матеріалів

Abstract

Досліджуються нестаціонарні коливання п’єзоелементів різної геометрії в припущенні про функціональний розподіл матеріальних характеристик за товщиною п’єзоелемента. Для опису товщинних коливань п’єзоелектричних пластин, циліндрів та куль використовується уніфікована система розв’язуючих рівнянь. Порівнюються механічні коливання однорідних, двошарових та функціонально-градієнтних п’єзоелементів з твердої та м’якої п’єзокераміки PZT. Встановлено, що градієнтний перехід між матеріалами знижує швидкість поширення та підвищує амплітуду коливань в порівнянні з двошаровими тілами. Функціонально-градієнтний матеріал з параболічним розподілом за товщиною дає підвищення амплітуди на 12–30% в залежності від геометрії тіла. Рекомендується розміщувати м’яку п’єзокераміку біля закріплення для збільшення електромеханічної чутливості та зменшення напружень в защемленні.