圧電スマート素材は、機械的ストレスを被ったときに電気分野を生成します。この電界応答を計算する方法を理解することは、これらの材料を利用する装置の設計と分析に不可欠です。この記事では、これらの計算を正確に実行するための明確で段階的なアプローチを提供します。

圧電効果の理解

圧電気効果は、電気エネルギーへの機械的エネルギーの直接変換を含みます。機械的力が圧電気材料に適用されると、電気代が生成されます。逆に、電気分野を適用することで、機械的変形を誘発することができます。

ステップ1: マテリアルプロパティを収集する

圧電気係数、誘電性適合性、弾性定数を含む圧電気材料の重要な特性を特定します。これらのパラメータは、通常、メーカーまたは材料データシートに記載されています。

ステップ2:機械的ストレスを適用

応力剤として表される材料に適用される機械的ストレスを決定します。このストレスは、材料が電気的反応を変形および発生させる原因となります。

ステップ3:電気変位を計算して下さい

圧電気の構成要素を使用して、電気変位に機械的ストレスを関連付けます。 基本関係は次のとおりです。

D = εE + dT

Dが電気変位であるところ、εは許認可です、Eは電気分野、dは圧電係数であり、Tは応用応力です。

ステップ4:電気分野のための解決

電場Eのために解決するequationを並べて下さい:

[]E = (D - dT) / ε[]

その他の検討

境界条件と材料の幾何学が正確な計算のために考慮されることを確認します。 数値的な方法または有限要素の分析は、複雑な幾何学的または非均一な応力分布に必要な場合があります。