بررسی تاثیر پلاریزاسیون بر تغییر شکل مکانیکی محرکه های پیزو الکتریک با استفاده از روش المان محدود

اثر پیزوالکتریک، قابلیت بعضی مواد برای تبدیل انرژی مکانیکی بهانرژی الکتریکی و تبدیل انرژی الکتریکی به انرژی مکانیکی است.وقتی ماده پیزوالکتریکی تحت تأثیر تغییرشکل های مکانیکی قرارمی گیرد، مقداری بار الکتریکی در سطح آن ظاهر می شود، این بار بهتولید میدان الکتریکی و پتانسیل متناظر با آن می انجامد و برعکس.ذات اثر پیزوالکتریک به دوقطبی های الکتریکی لحظه ای در جامداتمربوط می شود. مواد پیزوالکتریک به ولتاژهای اعمال شده با تغییردر ابعاد خود واکنش نشان می دهند، بنابراین آنها را میتوان برایتفسیر تغییرات ولتاژ متناظر با تغییر ابعادشان به کار برد. البتهعکس این مطلب نیز درست است، یعنی اعمال یک نیروی مکانیکی ومتعاقب آن تغییرشکل، موجب ایجاد تغییر ولتاژی در موادپیزوالکتریک میشود. پلاریزاسیون یکی از ویژگی های امواج عرضی استکه جهت نوسان را در صفحه عمود بر انتشار موج نشان می دهد. درپلاریزاسیون الکتریکی، میدان الکتریکی در راستای انتشار و میدانمغناطیسی عمود بر راستای انتشار است. چگالی دوقطبی یا پلاریزاسیونبه سادگی با نتیجه گیری از دوقطبی های لحظه ای در واحد حجم سلولواحد برای کریستال ها محاسبه می شود. نکته قطعی در مورد اثرپیزوالکتریک تغییر قطبش هنگام اعمال فشار مکانیکی است که ممکناست به علت ایجاد آرایش فضایی جدید دوقطبی ها یا به علت جهت گیریمولکول های قطبی لحظه ای، تحت اثر نیروی خارجی باشد، سپس خاصیتپیزوالکتریک در اثر تنوع در قدرت دوقطبی ها یا جهت آنها یا هر دوبوجود آید. در این تحقیق، سازه اصلی محرک پیزوالکتریک، تیر یکسرگیردار در نظر گرفته شده است و از آنجائی که اساس این مطالعهعددی بوده، با ایجاد مدل المان محدود در نرم افزار آباکوس و انجامتحلیل کوپل الکتریکی - مکانیکی، تغییرشکل های بوجود آمده بررسی، و سپس تاثیر پلاریزاسیون بر روی رفتار مکانیکی سازه مذکور از نظرمقدار تغییرشکل های بوجود آمده مطالعه میشود. پس از بررسی دو حالتاز این تحلیل، دستیابی به دو فرمول که نشانگر تغییرات ولتاژ نسبتبه بیشینه جابجائی است از دستاوردهای تحقیق حاضر بشمار می رود.

کلیدواژه ها:

پیزوالکتریک ، اثر پیزوالکتریک ، پلاریزاسیون