ГИДРОДИНАМИКА И АКУСТИКА

2018 ◊ Том 1 (91) ◊ Номер 2 ◊ с. 160-190

В. Л. Карлаш^*

^* Институт механики Інститут механики им. С. П. Тимошенко НАН Украины, Киев, Украина

Анализ вынужденных колебаний пьезоэлектрических преобразователей при неравномерном электрическом нагружении

Gidrodin. akust. 2018, 1(2):160-190

https://doi.org/10.15407/jha2018.02.160

ЯЗЫК ТЕКСТА: Украинский

АННОТАЦИЯ

На примерах задач о вынужденных колебаниях узких пьезокерамических пластин-стержней с частично электродированными поверхностями или с разрезами электродного покрытия в статье рассмотрено влияние неравномерного электрического нагружения на адмиттанс и динамический коэффициент электромеханической связи (КЭМС) преобразователей энергии данного типа. На основе анализа отечественных и зарубежных библиографических источников дана широкая ретроспектива исследований в этом направлении за последние сто лет. В последующих разделах приведены основные соотношения линейной теории электроупругости и сформулированы краевые задачи для случаев установившихся вынужденных колебаний тонкостенных пьезоэлектрических резонаторов с поперечной поляризацией. Даны выражения для вычисления энергетических характеристик процесса, в частности, динамического КЭМС. Рассмотрен ряд конкретных математических постановок для разных конфигураций поверхностных электродов. Показано, что противофазное возбуждение колебаний может быть эффективным средством для выделения обертонов, соответствующих высшим модам, и повышения таким образом рабочих частот резонаторов. Наличие безэлектродных участков может привести к некоторому (хотя и незначительному) повышению КЭМС основного резонанса. Следствием закорачивания части электродов становится возбуждение как нечетных, так и четных продольных мод, которые не возбуждаются при сплошном электродировании. Расчеты напряженного состояния и адмиттанса хорошо согласуются с экспериментальными данными об амплитудно-частотных характеристиках вынужденных колебаний пьезоэлектрических пластин з поверхностями, покрытыми секционированными электродами.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА

пьезокерамические преобразователи, коэффициент электромеханической связи, вынужденные колебания, адмиттанс, активная и реактивная компоненты, напряженное состояние

ЛИТЕРАТУРА