Language
圧電セラミックスは、新しい機能性セラミックス材料として、構造物の振動制御分野をはじめ、さまざまな技術分野で広く活用されています。機械エネルギーと電気エネルギーを変換する能力があるため、構造振動をアクティブに制御するための超音波センサーまたはアクチュエーターとしてシステムに組み込むことができます。圧電セラミック材料と外部回路が閉回路を形成すると、機械的および電気的結合により、ある程度の減衰特性が示され、構造の受動的制御に使用できます。
1979 年に、Forward は、圧電セラミックスを振動制御用の回路部品と並列に使用する可能性を初めて提案し、その後、hagood と von が提案しました。この論文では、圧電セラミックスと外部回路の機械的および電気的結合特性が理論的にモデル化され、 PZT圧電セラミック管 それらがそれぞれ純抵抗回路と直列抵抗インダクタンス回路と並列に接続された場合のカンチレバーの振動への影響が示されています。実験結果は理論結果とよく一致しており、振動制御のための圧電セラミックスと外部回路の並列実行可能性を体系的に証明しています。それ以来、多くの研究者がこの分野に投資を始めました。
の減衰特性をより良く適用するために、 超音波レベルトランスデューサ から振動制御まで、本論文の研究成果に基づいて、圧電セラミックスと抵抗インダクタンスおよび抵抗キャパシタンス回路との並列結合の減衰特性の理論モデルを確立し、その理論モデルをカンチレバーシステムに基づいて検証し、受動制御基礎の分野における圧電セラミックスの応用に対する理論的基礎を提供する。
並列圧電セラミックスの減衰特性
圧電セラミック材料は、機械エネルギーを電気エネルギーに変換する特性を持っています。圧電セラミックスに外力が加わると、その表面に電荷が発生します。圧電セラミックスが回路状態にあると、圧電セラミックスの表面に電荷が集まります。圧電セラミックスが外部回路と閉回路を形成すると、回路内のインピーダンスにより電荷の一部が熱エネルギーとして消費され、つまり機械エネルギーの一部が熱エネルギーとして放出されます。圧電セラミックスと外部回路を並列接続し、パッシブ制振を行う仕組みです。
1.2 理論モデル
電気的な観点から見ると、圧電セラミックスは電圧源とコンデンサの直列モデルとして単純化できます。これは、外部回路と並列に接続された圧電セラミックの等価電気モデルです。外部回路が閉じているときまたは開いているときのシステムの電気インピーダンス。機械的インピーダンスは、圧電材料の機械的剛性に相当します。したがって、並列圧電セラミックスの減衰特性、エネルギー散逸率ϋ、剛性比 e をそれぞれ定義できます。外部回路がそれぞれ抵抗インダクタンス並列回路と抵抗負性容量直列回路の場合、圧電セラミックスの材料減衰特性モデルが得られます。圧電セラミックスの減衰特性と圧電セラミックスの電気機械結合係数、動作周波数、振動係数はすべて関連しています。並列圧電セラミックスの減衰特性は、圧電セラミックスの特性、外部回路の種類、特定の回路パラメータなどの多くの要因に関連します。これらの要因の変化により、圧電セラミックスは異なる減衰特性を示します。
片持ち梁方式によるシミュレーション研究
