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单晶悬臂梁式压电振子的尺寸优化与研究

王乐生  王海峰  王世龙  李海宁  
【摘要】:为研究悬臂梁式压电振子的发电能力与自身结构尺寸的关系,本文将3种不同形状的基板(矩形、梯形、三角形)与3种不同形状的压电片(矩形、梯形、三角形)排列组合成6种不同形式的单晶悬臂梁式压电振子,并建立6种不同形式的压电悬臂梁有限元模型,利用ANSYS有限元分析软件,对压电片尺寸、基板尺寸和压电片位置进行仿真分析。仿真结果表明,矩形基板、梯形基板和三角形基板的悬臂梁,其压电片与基板的最佳长度比分别为0.15,0.25和0.35,其最佳厚度比分别为0.75,0.75~1和1;压电片为三角形悬臂梁的电压输出与压电片的厚度成正比,而压电片为其它形状的悬臂梁,随着压电片厚度的增加,其电压输出先增后减;压电悬臂梁的电压输出与压电片的宽度、基板的宽度和厚度以及压电片到基板固定端的距离成反比,与基板的长度成正比。该研究为相关领域的科研人员提供了理论支撑。

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