热—压电微结构弯曲执行器的多场渐近均匀化设计
摘要：压电材料在微机电系统（MEMS）中广泛应用，作为机械和电信号之间的直接转换器。其中一些压电材料具有热电特性，涉及热电相互作用。本研究分析了平面条件下的热电弯曲驱动器。它们由具有平面极化的活性PZT层和包含在聚合物基体中的具有垂直极化的PZT纤维的周期性微结构组成。通过最近为热压电材料开发的多场渐近均匀化技术确定了宏观尺度上复合层的本构法则。推导了宏观尺度上描述微结构层行为的整体本构方程，并给出了等效一阶（Cauchy）均匀化连续体的整体本构张量的闭合形式。研究了单偶和双偶弯曲驱动器的偏转与其几何特征的关系，利用复合层的垂直压电特性改变整个驱动器的刚度。在设计具有高性能的设备方面，准确描述弯曲驱动器在结构长度尺度上的行为至关重要。在这方面，本研究对微结构对驱动器整体响应的影响进行了调查，以了解如何定制复合材料以满足特定的设计要求。
作者：Francesca Fantoni, Andrea Bacigalupo, Marco Paggi
论文ID：1803.05346
分类：Applied Physics
分类简称：physics.app-ph
提交时间：2018-03-15