Методы определения физических свойств деформируемых материалов с применением пьезо- и электрических систем

• Автор: Зубцов, Владимир Иванович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 289 с. : ил.

ОСНОВНЫЕ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
ГЛАВА 1 АНАЛИЗ УПРУГИХ СВОЙСТВ ПЬЕЗОМАТЕРИАЛОВ И ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ НА ИХ ОСНОВЕ, ОПРЕДЕЛЯЕМЫХ ПОСРЕДСТВОМ ФИЗИКОМЕХАНИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ
1.1 Объект научно-исследовательских испытаний
1.2. Уравнения пьезоэлектрического эффекта
1.3. Задачи для электроупругих материалов и изделий,
РЕШАЕМЫЕ ПОСРЕДСТВОМ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ
1.3.1. Статические задачи для электроупругих материалов
1.3.2. Двумерные статические задачи для пьезоэлектрических материалов
1.3.3. Статические задачи изгиба пьезоэлектрических пластин
1.3.4. Колебания тел из пьезоматериалов
1.3.5 Колебания пьезопластин
1.3.6. Колебания пьезоцилиндров и пьезосфер
1.4. Пьезопреобразователи механических величин
1.4.1. Важнейшие электрические и механические характеристики пьезопреобразователей
1.4.2. Чувствительность и управляемая избирательность пьезопреобразователей механических величин
1.4.3. Анализ применения пьезопреобразователей для исследования силовых механических полей
1.5. Распространение волн в пьезоэлектрических средах

1.6. ПАВ-преобразователи
1.6.1. Термочувствитслыюстъ ПАВ-приборов
1.6.2. Тснзочувствительность ПАВ-приборов
1.6.3. ПАВ-ирсобразоватсли
1.6.4. Эквивалентная схема пьезонреобразователей
1.7. Выводы
ГЛАВА 2 МАТЕМАТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ПАРАМЕТРОВ ПЬЕЗОНРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН. ИССЛЕДОВАНИЕ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ И ПОМЕХОЗАЩИЩЕННОСТИ
2.1. Общие положения
2.2. Анализ частотных характеристик
ПЬЕЗОНРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ ПРИ СЖАТИИ И РАСТЯЖЕ1 ШИ
2.3. Анализ параметров эквивалентной схемы
ПЬЕЗОНРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ
2.4. Чувствительность пьезонреобразователей
2.5. Управляемая избирательность пьезонреобразователей
2.6. Выводы
ГЛАВА 3 МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ДЕФОРМИРУЕМЫХ МАТЕРИАЛОВ
3.1. Метод исследования и контроля напряженного
состояния
3.2. Экспресс-метод контроля вязкости расплавов
(растворов)
3.3. Экспресс-метод контроля модуля упругости
3.4. Экспресс - метод контроля гигроскопичности
3.5. Выводы

ГЛАНД 4 НЬЕЗО- И ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ И СИСТЕМЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ
ДЕФОРМИРУЕМЫХ МАТЕРИАЛОВ
4.1. Классификация разработанных преобразователей
ИССЛЕДОВАНИЯ и КОНТРОЛЯ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ МАТЕРИАЛОВ
4.2. Увеличение диапазона линейности измерения
ІІБНЗОІІРЕОБРАЗОВАТКЛЕЙ
4.3. Пбезопреобразоватнли ИССЛЕДОВАНИЯ И КОНТРОЛЯ НАПРЯЖЕННОГО состояния
4.3.1. Преобразователь 1ІГ1ІІ-1 с использованием колебаний растяжения-сжатия
4.3.2. Преобразователь ППП-2 с использованием колебаний растяжения-сжатия в противофазе
4.3.3.1 [реобразоватсль III111-3, основанный на колебаниях
изгиба чувствительного иьезоэлемента
4.3.4. Система исследований и контроля напряженного состояния в нелинейно-упругой среде с автоматической корректировкой погрешности измерений
4.3.5.1 Ірсобразовагель ІІПН-4 для работы в широком
диапазоне температур
4.4. Электрическая система исследований и контроля
вязкости
4.5. Члстотно-ре;зонлнснля система исследований и
КОНТРОЛЯ МОДУЛЯ УПРУГ ОСТИ
4.6. Система исследований и контроля гигроскопичности
4.7. Аналого-цифровая система получения информации о

д2и 1 зи и ра2и е’аг/ ..„ч , , . чп
—г + Г = 77 + Т7 ф Г’*’ь/2 “ Ж’1"н/2)1
дг2 г дг г2 Е дГ ь дг
(1.16)
д2ф 1 дф 2 д2ф 2 д
—7 + + У—7 = II п
дг Г дт дг Г дг
Ь
'д2Ц 1ди_Ц_>1 дг2 г дг г2
где и = УС Ги,т1г»и.
■X”

р - плотность; г - радиус; г - координата;
Ф - электрический потенциал;
Ь - толщина пластины;
Е*, е*, V2, р - коэффициенты, зависящие от упругих и
пьезоэлектрических постоянных пьезокерамики [48].
А.Ф. Улитко [38] и другие авторы показали, что для возбуждения радиальных колебаний круглой пластины на тех частотах, для которых коэффициент электромеханической связи равен нулю, необходимо использовать сложное распределение электрических полей внутри пластины. Для получения наибольшего значения коэффициента электромеханической связи на заданных резонансных частотах авторы предложили использовать системы разрезных электродов и рассмотрели задачу о радиальных колебаниях круглой пьезокерамической пластины, на каждую поверхность которой нанесен один центральный круговой электрод и п концентрических кольцевых электродов, разделенных окружностями радиусов гк (к—1,2 п). Возбуждение колебаний такой пластины осуществляется разностью электрического потенциала, изменяющейся во времени по гармоническому закону с частотой, приложенной раздельно к каждой паре симметричных электродов в противофазе к соседним парам электродов. В результате