وتولد المواد الذكية الفلزية حقل كهربائي عند التعرض لإجهاد ميكانيكي، ففهم كيفية حساب هذا الرد الميداني الكهربائي أمر أساسي لتصميم وتحليل الأجهزة التي تستخدم هذه المواد، وهذه المادة توفر نهجا واضحا متدرجا لأداء هذه الحسابات بدقة.

Understanding Piezoelectric Effect

ويستلزم أثر الفطيرة التحويل المباشر للطاقة الميكانيكية إلى الطاقة الكهربائية، وعندما تطبق قوة ميكانيكية على مواد فطيرة، تنتج شحنة كهربائية، وعلى العكس من ذلك، فإن تطبيق حقل كهربائي يمكن أن يؤدي إلى تشويه ميكانيكي.

الخطوة 1: أصناف المواد المجمدة

تحديد الخصائص الرئيسية للمواد الفائقة الفطائر، بما في ذلك معامل الفطيرة، والكهرباء التغذوي، والثباتات الجامدة، وهذه البارامترات عادة ما يوفرها الصانع أو توجد في صحائف البيانات المادية.

الخطوة 2: الضغط الميكانيكي التطبيقي

تحديد الضغط الميكانيكي المطبق على المواد، الممثّلة كعناصر ضغط، وهذا الضغط يسبب تزييف المواد وتوليد استجابة كهربائية.

الخطوة 3: حساب التشريد الكهربائي

استخدام معادلة الفطيرة المكوّنة لربط الضغط الميكانيكي بالتشرد الكهربائي، والعلاقة الأساسية هي:

D = ige + dT]

حيث يكون (دي) مشرداً كهربائياً، و(إ) هو الرخصة، و(إي) هو ميدان كهربائي، و(د) هو معامل الفطائر، و(تي) هو الضغط المطبق.

الخطوة 4: حل حقل الكهرباء

إعادة ترتيب المعادلة لحل الحقل الكهربائي

E = (D - dT) / / / / / ]

اعتبارات إضافية

ضمان مراعاة الظروف الحدودية وقابلية الهندسة المادية لحسابات دقيقة، وقد تكون هناك حاجة إلى أساليب عديدة أو تحليل عناصر محدودة من أجل قياسات جغرافية معقدة أو توزيعات غير موحدة للإجهاد.