新型压电陶瓷驱动器的特性分析
新型压电陶瓷驱动器的特性分析王社良
１．１ 压 电 材 料 的 压 电 效 应 及 其 本 构 关 系 压电材料是一种特殊的弹性体，除了 具 备 普 通 介 质 材 料
所具备的介 电 性 质 和 弹 性 性 质 外，更 主 要 的 是 具 有 压 电 效
应。利用压电陶瓷材料作为驱动装置主要是利用其逆压电
与电能进行相互转换时的数量关系。假设使用的材料为线
性 压 电 材 料 ，则 其 本 构 关 系 的 表 达 式 为 ：
εｉ ＝ｓｉＥｕσｕ ＋ｄｉｊＥｉ
（１）
Ｄｉ ＝ｄｉｕσｕ ＋∈ｉσｊＥｊ
（２）
式 中：εｉ 为应变；ｓｉＥｕ 为电场强度为Ｅ 时的短路弹性柔顺系数，
ｍ２／Ｎ；σｕ 为 应 力；Ｄｉ 为 电 位 移；ｄｉｊ 和ｄｉｕ 为 压 电 应 变 常 数， ｍ／Ｖ；Ｅｉ 和Ｅｊ 为电场强度；∈ｉσｊ 为 当 应 力 为 常 数 时 的 介 电 系 数，Ｆ／ｍ。式（１）和式（２）表 明 压 电 材 料 的 应 变 和 电 位 移 均 是
（Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｃｉｖｉｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｘｉ’ａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｘｉ’ａｎ ７１００５５）
Ａｂｓｔｒａｃｔ Ａ ｎｅｗ ｓｔａｃｋ－ｔｙｐｅ ｏｆ ａｃｔｕａｔｏｒ ｗｉｔｈ ＰＺＴ ａｓ ａｃｔｕａｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ｗａｓ ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ，ｉｔｓ ｗｏｒｋｉｎｇ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ｗａｓ ｄｅｓｃｒｉｂｅｄ ａｎｄ ｔｈｅ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｆｏｒｍｕｌａｓ ｗａｓ ｄｅｄｕｃｅｄ．Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｅｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｃｏｕｐｌｉｎｇ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓ－ ｔｉｃｓ ｏｆ ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃ ｃｅｒａｍｉｃ ｍａｔｅｒｉａｌｓ，ｔｈｅ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｎ ｔｈｅ ａｃｔｕａｔｏｒ ｗａｓ ｃａｒｒｉｅｄ ｏｕｔ ｗｉｔｈ ＡＮＳＹＳ ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅ－ ｍｅｎｔ ａｎａｌｙｓｉｓ ｓｏｆｔｗａｒｅ，ａｎｄ ｉｔｓ ｄｒｉｖｉｎｇ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｗｅｒｅ ｓｔｕｄｉｅｄ．Ｔｈｅ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｏｕｔｐｕｔ ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ ａｎｄ ｏｕｔｐｕｔ ｆｏｒｃｅ ｓｈｏｗ ａ ｌｉｎｅａｒ ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｏｆ ｔｈｅ ｉｎｐｕｔ ｖｏｌｔａｇｅ，ａｎｄ ｔｈｅ ａｃｔｕａｔｏｒ ｈａｖｅ ａ ｇｏｏｄ ｄｙ－ ｎａｍｉｃ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ．Ｔｈｅ ａｃｔｕａｔｏｒｓ ｈａｖｅ ａ ｐｏｔｅｎｔｉａｌ ｖａｌｕｅ，ａｌｓｏ ｃａｎ ｐｒｏｖｉｄｅ ｔｈｅ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｆｏｒ ｔｈｅ ａｃｔｕａｔｏｒｓ ｕｓｅｄ ｔｏ ｄｒｉｖｅ ｓｍａｒｔ ｆｒｉｃｔｉｏｎ ｄａｍｐｅｒｓ．
压电陶瓷驱动器的力输出特性
摘 要 目的 研究压电陶瓷驱动器在不同条件下的力输出特性ꎬ为压电陶瓷驱动器 力输出方面应用提供理论依据. 方法 首先ꎬ设计一种压电陶瓷力输出性能测试装置ꎻ 然后ꎬ对预压力施加速度、施加预压力与电压的间隔时间、装置设计等外界因素对力 输出特性影响进行分析ꎻ最后ꎬ使用最大输出力、平均迟滞度、最大曲线偏差值、曲线 漂移量和曲线周期延迟量等多个评价指标ꎬ对 ＰＳｔ / １５０ / ４ / ７ＶＳ９ 型压电陶瓷驱动器 在不同预压力、电压频率、循环工作、电压步长等条件下的力输出特性进行实验分析. 结果 压电陶瓷驱动器在 １５０ Ｎ 预压力和 １ Ｈｚ 的电压频率条件下输出效果最好ꎬ最 大输出力可达到 １１６������ ５６ Ｎꎬ平均迟滞度为 １０������ ７４％ ꎬ曲线最大偏差为 ３������ ８９％ ꎬ曲线漂 移量为 － ０������ ４７ Ｎꎻ过多次循环工作会造成迟滞曲线的重复性变差和延迟累计增大现 象ꎻ相同电压步长下ꎬ力输出增量随着起始电压的增大而增大. 结论 实验结果符合电 畴翻转理论ꎬ且压电陶瓷驱动器具有力输出最佳工作条件.
ｄｏｉ:１０. １１７１７ / ｊ. ｉｓｓｎ:２０９５ － １９２２. ２０１８. ０２. １８
压电陶瓷驱动器的力输出特性
李颂华１ꎬ２ ꎬ左 闯１ꎬ２ ꎬ张丽秀１ꎬ２ ꎬ魏 超１
压电陶瓷的电特性与功率损耗实验分析
终 得 到它 们 与 驱 动 电压 峰 值 预测 能在 主动 振 动 控 制 领 域 中为 设 计 压 电
陶 瓷 驱 动 电源 提 供 指 标 依 据 。
关键 词 ： 压 电陶 瓷 致 动 器 ； 功率损耗 ； 非 线 性 电容 ； 介质损耗角正切 ； 主 动 振 动 控 制
ＣＨＥ ＮＧ Ｙｏ ｕ ｘ ｉ ｎ， Ｔ ＡＮＧ Ｗｅ ｉ ， Ｂ ＡＯ Ｂ ｉ ｎ， ＱＩ Ａｏ Ｑｉ ａ ｎ
（ Ｓ ｃ ｈ ｏ ｏ ｌ ｏ ｆ Ａｕ ｔ ｏ ｍａ ｔ ｉ ｏ ｎ， Ｎｏ ｒ ｔ ｈ ｗｅ ｓ ｔ ｅ ｒ ｎ Ｐｏ ｌ ｙ ｔ ｅ ｅ ｈｎ ｉ ｃ ａ ｌ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｃｈ ｉ ｎ ａ， Ｘｉ ’ ａ ｎ ７ １ ０ ０７ ２ ， Ｃｈ ｉ ｎ ａ ）
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ｉ ｎ ｒ ｅ ｃ ｅ ｎ ｔ ｙ ｅ ａ ｒ ｓ ，ｔ ｈ ｅ ｐ ｉ ｅ ｚ ｏ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｉ ｃ ｃ ｅ ｒ ａ ｍｉ ｃ（ ＰＺ Ｔ） ａ ｃ ｔ ｕ ａ ｔ ｏ ｒ ｓ ａ ｒ ｅ ｗｉ ｄ ｅ ｌ ｙ ｕ ｓ ｅ ｄ ｉ ｎ ａ ｃ ｔ ｉ ｖ ｅ ｖ ｉ ｂ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ
性 和 功 率 损 耗 的确 定 对 于 优 化 系 统 结 构 和 设 计 有 效 驱 动 电 源 均 有 至 关 重 要 的作 用 。 据 此 ， 该 文 提 出 了 一 种 预 测 Ｐ Ｚ Ｔ功 率 损 耗 的实 验 方 法 。该 方 法 通 过 理 论 分 析 与 实 验 测试 估 计 Ｐ Ｚ Ｔ的电容量 、 介 电 损 耗 角 正切 及 功 率 损 耗 ， 最
中图分类号 ： Ｔ Ｍ２ ８ ２ 文 献 标识 码 ： Ａ
Ｅｘ ｐｅ ｒ ｉ ｍｅ ｎｔ ａ ｌ Ａｎａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｏ ｆ Ｅｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｉ ｃ ａ ｌ Ｐｒ ｏ ｐ ｅ ｒ ｔ ｉ ｅ ｓ ａ ｎ ｄ Ｐｏ ｗｅ ｒ ＬＯ Ｓ Ｓ ｏ ｆ Ｐｉ ｅ ｚ Ｏ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｉ ｃ Ｃｅ ｒ ａ ｍｉ ｃ ｓ
压电陶瓷片压电特性的测试与分析
1 概述振动在周围环境中无处不在，振动机械能不仅是一种较普遍的能源形式，而且该能源是一种清洁的能源，如果可以将这些振动形式的能量转换为电能加以收集存储供随后使用，就可以将这种取之不尽的能源用于实际的工程当中，解决一些能源问题[1]。
目前微机电技术、材料科学、微电子技术、计算机技术等各领域科技最近几年得到快速发展，使得研究对象和产品结构和部件的尺寸变得越来越小，同时需求量变得越来越大，使得精密仪器对特殊形状的压电陶瓷片需求越来越多，压电陶瓷的应用形式也越来越广[2]。
本文将在不同外界压力作用下，对压电陶瓷元件的电气参数进行测试与分析。
2 压电陶瓷性能简介目前国内外已有对压电陶瓷压电特性进行的研究，并取得了一定成果。
1880年Pierre Curie 和Jacques Curie 在实验中发现了压电效应(在机械外力作用下,介质内部正负电荷中心发生相对位移而引起极化,由机械效应转化为电效应)，1881年他们又通过实验验证了逆压电效应(加反向电场,陶瓷片沿极化方向缩短。
这种由于电效应转变成机械效应的现象是逆压电效应)的存在[3]。
压电陶瓷的力输出特性和其位移输出特性是分不开的，针对电陶瓷的位移输出特性，1998年，哈工大张涛等在论文中提出陶瓷是具有有限刚度的弹性体，在受到外力后要被压缩。
压电陶瓷位移输出和电压之间的关系是：随电压增大，位移输出也增大，力输出和位移输出的关系是；随位移输出的增大，力输出减小[4，5]。
压陶瓷的输出力和位移的关系曲线表明在空载的情况下压电陶瓷的输出位移为最大输出位移，在最大输出力的作用下，压电陶瓷的位移输出将为零[6]。
由于迟滞、蠕变等因素的影响，难以用一种统一的数学模型来准确的描述它[7]常见的描述有Preisach 模型[8-9]Prandtle-Ishlinskii 模型[10-11]，Maxwell 模型[12] 。
是从现象的角度描述其位移输出特性。
因此受到位移输出复杂性的影响，其力输出特性的描述也变的相当的复杂。
压电陶瓷的原理及特性研究
压电陶瓷的原理及特性研究
压电陶瓷是一种能够产生压电效应的材料。
压电效应是指当该材料受到外力作用时，会产生电荷分离或极化现象，从而在材料上产生电压。
压电陶瓷的原理是基于固体晶格的对称性变化。
当外力作用于压电陶瓷时，晶格中的离子会发生位移，从而引起正负电荷的分离。
这种电荷分离产生的电势差可以用来发电或驱动其他电子设备。
压电陶瓷的主要特性包括以下几个方面：
1. 压电效应：压电陶瓷可以在被压缩或拉伸时产生电压，这个特性使得它可以应用于传感器、振动器等领域。
2. 可逆性：压电陶瓷的压电效应是可逆的，即当外力停止作用时，电荷分离消失，电势差恢复为零。
这使得压电陶瓷可以在需要时对外力作出反应，而不需要额外的能源输入。
3. 高稳定性：压电陶瓷具有高稳定性和抗疲劳性能，可以在较长时间内保持稳定的压电效应。
这使得它能够在恶劣环境下工作，如高温、高湿度等条件。
4. 宽频响特性：压电陶瓷具有宽频响特性，可以在很宽的频率范围内产生响应。
这使得它在振动传感器、声波发射器等领域有广泛的应用。
通过研究压电陶瓷的原理及特性，可以进一步优化它的性能，拓展其在各个领域的应用。
完整版压电陶瓷片的原理及特性
完整版压电陶瓷片的原理及特性压电陶瓷是一种可压电材料，当施加外力时会产生电荷累积，从而产生电压。
压电陶瓷的原理是基于压电效应，即当施加外力时，材料内部的正负电荷会重新排列，形成电荷不平衡。
这种电荷不平衡会导致材料产生电位差，即产生电压。
压电陶瓷片由于具有良好的压电性能，广泛应用于传感器、超声换能器、无线电设备、换能器、纳米位移器、振动器等领域。
它的特点和特性如下：1.高压电系数：压电陶瓷片具有较高的压电系数，能够将机械能转化为电能，并且具有较高的能量转化效率。
这使得压电陶瓷片在能量采集、传感和控制领域应用广泛。
2.宽温度范围：压电陶瓷片的工作温度范围通常较宽，可以在极端的高温或低温环境下正常工作。
这使得它在航天、航空以及极地等恶劣环境中的应用具有独特的优势。
3.频率响应范围广：压电陶瓷片能够在较宽的频率范围内工作，通常从几千赫兹到几百兆赫兹。
因此，在超声波成像、荧光光谱仪和无线电通信等领域中具有重要的应用。
4.稳定性好：压电陶瓷片的性能稳定，具有优异的机械和电学性能。
它不易受到外界环境的影响，具有较长的使用寿命。
5.易于加工与制造：压电陶瓷片可以通过多种加工方法加工成不同形状和尺寸，如切割、打孔、磨削等。
这使得它在不同应用场合下可以满足不同形状和尺寸的需求。
6.低功率消耗：压电陶瓷片的功率消耗较低，适合用于需要低功耗的场合，如无线传感、医疗设备等。
7.较高的精度和稳定性：由于压电陶瓷片的工作原理和特性，它可以实现较高的精度和稳定性。
可以采集到更加准确和稳定的电信号或实现更加精确的控制。
总而言之，压电陶瓷片具有高压电系数、宽温度范围、频率响应范围广、稳定性好、易于加工与制造、低功率消耗和较高的精度和稳定性等特点和特性。
这使得它在诸多领域中有着广泛的应用前景。
压电陶瓷执行器的驱动技术研究
压电陶瓷执行器的驱动技术研究一、本文概述Overview of this article随着科技的快速发展，压电陶瓷执行器作为一种重要的驱动元件，在精密控制、振动抑制、传感器等领域的应用日益广泛。
其独特的驱动特性，如快速响应、高精度定位、低能耗等，使得压电陶瓷执行器在现代科技中占据了举足轻重的地位。
然而，如何高效、稳定地驱动压电陶瓷执行器，充分发挥其性能优势，一直是研究人员关注的焦点。
With the rapid development of technology, piezoelectric ceramic actuators, as an important driving component, are increasingly widely used in precision control, vibration suppression, sensors and other fields. Its unique driving characteristics, such as fast response, high-precision positioning, low energy consumption, etc., make piezoelectric ceramic actuators occupy a pivotal position in modern technology. However, how to efficiently and stably drive piezoelectric ceramic actuators and fully leverage their performance advantages has always been a focus of attention forresearchers.本文旨在探讨压电陶瓷执行器的驱动技术，深入分析其驱动原理、驱动电路设计、驱动信号优化以及在实际应用中的性能表现。
压电陶瓷电特性测试与分析
通过该测试可以确定0.12 mm厚度样品的fm1=8.6 kHz，fn1=8.9 kHz，0.15 mm厚度样品的谐振频率为fm2=5.9 kHz，fn2=6.2 kHz。与厂家所给标称频率9 kHz和6 kHz相比较，标称频率更接近fn。
此外，通过对比谐振频率点与厂家所标识的频率，发现所标识的频率应该是其谐振频率，只是与实际测试值存在偏差，符合行业标准SJ/T10709-1996（压电陶瓷蜂鸣片总规范）中谐振频率标识的要求，但是对于标准中关于材料、结构、电极形状等参数，厂家却并没有按标准所要求的格式标识出来。
2.2 串、并联连接测试
为了保护生态环境，欧盟成员国已规定自2006年7月1日起，所有在欧盟市场上出售的电子电气产品设备全部禁止使用铅、水银、镉、六价铬等物质。我国对生态环境的保护也是相当重视的。因此，近年来对无铅压电陶瓷进行了重点发展和开发。但无铅压电陶瓷性能相对于PZT陶瓷来说，总体性能还是不足以与PZT陶瓷相比。因此，当前乃至今后一段时间内压电陶瓷首选仍将是以PZT为基的陶瓷。
图3 ?压电振子的阻抗|Z|与频率的关系
使用HP公司E4980A CLR测试仪分别对标称频率为9 kHz的总厚度0.12 mm尺寸样品5只和标称频率为6 kHz的总厚度0.15 mm尺寸的样品5只进行扫频测量。找出阻抗最小和最大时的频率点fm、fn，按标准GB/T 6427-1999中的测量方法：使试样的阻抗最小，此时频率为谐振频率fr，见图4。
压电陶瓷蜂鸣片由一块两面印刷有电极的压电陶瓷板和一块金属板（黄铜或不锈钢等）组成。当在压电振动板的两个电极间施加直流电压时，由于逆压电效应，导致金属片机械变形。因此，当交流电压穿过电极时，金属片弯曲就会交替重复发生，从而在空气中产生声波，如图1。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
１．１ 压 电 材 料 的 压 电 效 应 及 其 本 构 关 系 压电材料是一种特殊的弹性体，除了 具 备 普 通 介 质 材 料
所具备的介 电 性 质 和 弹 性 性 质 外，更 主 要 的 是 具 有 压 电 效
应。利用压电陶瓷材料作为驱动装置主要是利用其逆压电
与电能进行相互转换时的数量关系。假设使用的材料为线
性 压 电 材 料 ，则 其 本 构 关 系 的 表 达 式 为 ：
εｉ ＝ｓｉＥｕσｕ ＋ｄｉｊＥｉ
（１）
Ｄｉ ＝ｄｉｕσｕ ＋∈ｉσｊＥｊ
（２）
式 中：εｉ 为应变；ｓｉＥｕ 为电场强度为Ｅ 时的短路弹性柔顺系数，
ｍ２／Ｎ；σｕ 为 应 力；Ｄｉ 为 电 位 移；ｄｉｊ 和ｄｉｕ 为 压 电 应 变 常 数， ｍ／Ｖ；Ｅｉ 和Ｅｊ 为电场强度；∈ｉσｊ 为 当 应 力 为 常 数 时 的 介 电 系 数，Ｆ／ｍ。式（１）和式（２）表 明 压 电 材 料 的 应 变 和 电 位 移 均 是
效应，即通过对压 电 陶 瓷 （ＰＺＴ）施 加 外 部 电 场，将 输 入 的 电
能转换成机械能 以 改 变 结 构 阻 尼、刚 度 等 特 性，从 而 对 结 构
进行有效控制 。 ［２］
压电效应反映了晶体弹性与介电性 之 间 的 耦 合 作 用，而
压电材料力电耦合的本构关系则反映了压电材料将机械能
新 型 压 电 陶 瓷 驱 动 器 的 特 性 分 析／王 社 良 等
· １５３ ·
新型压电陶瓷驱动器的特性分析＊
王 社 良 ，刘 敏 ，樊 禹 江
（西安建筑科技大学土木工程学院，西安 ７１００５５）
摘要 讨论了一种基于压电陶瓷的新型叠堆驱动器，并阐述了其工作原理，推导出该驱动 器 的 力 学 性 能 公 式。 基于压电陶瓷材料的机电耦合特性，运用 ＡＮＳＹＳ 有限元软件对此驱动器进行了数 值 分 析，研 究 了 其 驱 动 性 能，分 析 结果表明，其输出位移和输出力均与输入电压呈线性关系，在较低电压下可获得较大变形量，且具 有 良 好 的 动 态 响 应 特性。该叠堆压电驱动器结构简单、尺寸小、成本低，通过输 入 电 压 即 可 实 现 位 移 控 制 ，可 作 为 较 好 的 自 适 应 控 制 驱 动器应用于智能摩擦阻尼器的驱动装置。
（Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｃｉｖｉｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｘｉ’ａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｘｉ’ａｎ ７１００５５）
Ａｂｓｔｒａｃｔ Ａ ｎｅｗ ｓｔａｃｋ－ｔｙｐｅ ｏｆ ａｃｔｕａｔｏｒ ｗｉｔｈ ＰＺＴ ａｓ ａｃｔｕａｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ｗａｓ ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ，ｉｔｓ ｗｏｒｋｉｎｇ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ｗａｓ ｄｅｓｃｒｉｂｅｄ ａｎｄ ｔｈｅ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｆｏｒｍｕｌａｓ ｗａｓ ｄｅｄｕｃｅｄ．Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｅｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｃｏｕｐｌｉｎｇ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓ－ ｔｉｃｓ ｏｆ ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃ ｃｅｒａｍｉｃ ｍａｔｅｒｉａｌｓ，ｔｈｅ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｎ ｔｈｅ ａｃｔｕａｔｏｒ ｗａｓ ｃａｒｒｉｅｄ ｏｕｔ ｗｉｔｈ ＡＮＳＹＳ ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅ－ ｍｅｎｔ ａｎａｌｙｓｉｓ ｓｏｆｔｗａｒｅ，ａｎｄ ｉｔｓ ｄｒｉｖｉｎｇ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｗｅｒｅ ｓｔｕｄｉｅｄ．Ｔｈｅ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｏｕｔｐｕｔ ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ ａｎｄ ｏｕｔｐｕｔ ｆｏｒｃｅ ｓｈｏｗ ａ ｌｉｎｅａｒ ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｏｆ ｔｈｅ ｉｎｐｕｔ ｖｏｌｔａｇｅ，ａｎｄ ｔｈｅ ａｃｔｕａｔｏｒ ｈａｖｅ ａ ｇｏｏｄ ｄｙ－ ｎａｍｉｃ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ．Ｔｈｅ ａｃｔｕａｔｏｒｓ ｈａｖｅ ａ ｐｏｔｅｎｔｉａｌ ｖａｌｕｅ，ａｌｓｏ ｃａｎ ｐｒｏｖｉｄｅ ｔｈｅ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｆｏｒ ｔｈｅ ａｃｔｕａｔｏｒｓ ｕｓｅｄ ｔｏ ｄｒｉｖｅ ｓｍａｒｔ ｆｒｉｃｔｉｏｎ ｄａｍｐｅｒｓ．
关 键 词 叠堆型 压电陶瓷 驱动器 耦合 ＡＮＳＹＳ有限元软件 中 图 分 类 号 ：ＴＢ３８１ 文 献 标 识 码 ：Ａ
Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｎ Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ Ｎｅｗ Ｔｙｐｅ Ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｃｅｒａｍｉｃ Ａｃｔｕａｔｏｒｓ
ＷＡＮＧ Ｓｈｅｌｉａｎｇ，ＬＩＵ Ｍｉｎ，ＦＡＮ Ｙｕｊｉａｎｇ
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ ｓｔａｃｋ－ｔｙｐｅ，ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃ ｃｅｒａｍｉｃ，ａｃｔｕａｔｏｒ，ｃｏｕｐｌｉｎｇ，ＡＮＳＹＳ ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ｓｏｆｔｗａｒｅ
０ 引 言
传统的被动耗能阻尼器作为一种被动 控 制 装 置，它 不 能 根据结构的用途、荷载情况和结构的响应而实时 地 改 变 结 构 自身的特性，因而在应用上有很大的局限性 。 ［１］ 若将 智 能 材 料如形状记忆合金、压电高分子材料、光导 纤 维、压 电 陶 瓷 等 与 被 动 耗 能 系 统 相 结 合 ，使 其 具 有 智 能 特 性 ，则 能 克 服 传 统 被动耗能系统的 缺 点，极 大 地 改 善 被 动 耗 能 阻 尼 器 的 性 能， 从而达到对结构进行智能控制的目的。因此本研究针对智 能材料自适应技 术，讨 论 了 一 种 新 型 的 压 电 驱 动 结 构，并 进 行 了 仿 真 分 析 ，为 智 能 摩 擦 阻 尼 器 的 设 计 提 供 参 考 。
＊国家自然科学基金重大研究计划面上项目（９０７１５００３）；国 家 自 然 科 学 基 金（５１１７８３８８；１０９７２１６８）；教 育 部 科 学 技 术 研 究 重 点 项 目（２０９１２４）；教育部高等学校博士学科点专项科研基金（２００８０７０３０００２）；陕西 省 自 然 科 学 基 础 研 究 基 金 （２００７Ｅ２０５）；陕 西 省 重 点 实 验室项目（０８ＪＺ３５）；国家重点实验室开放项目（０８ＫＦ０２）；陕西省 教 育 厅 重 点 实 验 室 科 研 计 划 项 目 （０９ＪＳ０２２）；陕 西 省 教 育 厅 重 点 实 验 室 访 问 学 者 项 目 （０９ＪＳ０２３；０９ＪＳ０２４）；陕 西 省 社 发 攻 关 项 目 （２０１０Ｋ０１－１２７） 王社良：男，１９５７ 年 生，教 授，博 导，主 要 从 事 工 程 结 构 抗 震 及 新 型 智 能 材 料 研 究 刘 敏：女，１９８６ 年 生，硕 士 Ｅ－ｍａｉｌ：ｌｉｕ－ Βιβλιοθήκη ｉｎ３８３０３５９＠１６３．ｃｏｍ