Piezoelectric materiaaleja käytetään laajalti rakennesensoreissa havaitsemaan mekaanisia muutoksia, kuten stressiä, rasitusta ja tärinää. Laskemalla niiden mekaaninen vaste edellyttää ymmärrystä niiden sähkömekaanisten ominaisuuksien ja miten ne vuorovaikutuksessa ulkoisten voimien kanssa.

Pietsoelektrisen vaikutuksen ymmärtäminen

Pietsosähköinen vaikutus on kyky tiettyjen materiaalien tuottaa sähkövaraus vastauksena sovellettu mekaaninen stressi. Toisaalta, ne voivat deformoida, kun altistetaan sähkökenttä. Tämä kaksiosainen käyttäytyminen on olennainen sensorisovelluksissa.

Mekaanisen vasteen keskeiset parametrit

Mekaanisen vasteen laskeminen edellyttää parametreja, kuten elastisia jäykkyyskertoimia, pietsosähköisiä vakioita ja dielektristä hyväksyttävyyttä. Nämä ominaisuudet määrittelevät, miten materiaali muuttuu ja tuottaa sähkösignaaleja mekaanisilla kuormituksilla.

Laskentamenetelmät

Tyypillinen lähestymistapa liittyy ratkaisemaan kytketty sähkömekaaniset yhtälöt. Konstitutiiviset yhtälöt liittyvät stressiä, kanta, sähkökenttä, ja sähkösiirto. Numeerinen menetelmiä, kuten rajallinen elementti analyysi käytetään usein monimutkaisia geometries.

Mekaanisen vasteen laskentavaiheet

  • Tunnista materiaaliominaisuudet tietosivuista tai kokeista.
  • Sovelletaan asiaankuuluvia rajaolosuhteita ja mekaanisia kuormia.
  • Perustaa yhteensidotut yhtälöt, jotka perustuvat konstitutiivisiin suhteisiin.
  • Käytä numeerisia menetelmiä ratkaista stressiä, kanta, ja sähkösiirto.
  • Tulkitkaa tuloksia sensorien suorituskyvyn arvioimiseksi.