Експериментально-теоретичний аналіз електромеханічних резонансних коливань і ефективності перетворення енергії в п’єзокерамічних тонкостінних елементах конструкцій - Автореферат

До таких проблем належать, зокрема, пошуки методів дослідження форм коливань, напруженого стану та ефективності електромеханічного перетворення енергії пєзокерамічними тілами різної форми. В дисертації на захист виносяться розвиток і реалізація комплексної методики експериментального та експериментально-теоретичного дослідження електромеханічних резонансних коливань і ефективності перетворення енергії в типових тонкостінних пєзокерамічних елементах конструкцій у кілогерцовому й мегагерцовому діапазонах частот та результати таких досліджень, як розвязання важливої для інженерної практики нової науково-технічної проблеми в галузі механіки звязаних полів у матеріалах і елементах конструкцій. Дослідження, результати яких викладені в дисертації, передбачені програмами і планами наукових досліджень з природничих наук на 1983-2004 рр. НАН України, були виконані та увійшли до звітів науково-дослідних робіт, проведених у відділі електропружності Інституту механіки НАН України, зокрема: “Електромагнітопружні коливання та хвилі в шаруватих середовищах” (1983-1986 рр.) № д.р. Метою дисертаційної роботи є розвиток і реалізація комплексної методики експериментально-теоретичного дослідження електромеханічних резонансних коливань і ефективності перетворення енергії в тонкостінних пєзокерамічних типових елементах конструкцій у кілогерцовому і мегагерцовому діапазонах частот, як розвязання важливої для інженерної практики нової науково-технічної проблеми в галузі механіки звязаних полів, включаючи: - опрацювання експериментальної методики дослідження гармонічних коливань тонкостінних пєзокерамічних елементів конструкцій, яка містить метод пєзотрансформаторного датчика, метод чотириполюсника Мезона, мостові схеми визначення характеристичних частот і провідностей, метод адмітансометра і кругових діаграм; обладнання метрологічно сертифікованими електровимірювальними приладами спеціалізованих дослідних стендів; Наукова новизна результатів роботи визначається такими положеннями: 1. розробка і реалізація комплексної методики експериментально-теоретичного дослідження електромеханічних резонансних коливань і ефективності перетворення енергії в тонкостінних пєзокерамічних елементах конструкцій, яка містить метод пєзотрансформаторного датчика, метод чотириполюсника Мезона, мостові схеми визначення характеристичних частот і провідностей, метод адмітансометра і кругових діаграм; включаючи: ? розвиток і вдосконалення експериментального методу пєзотрансформаторного датчика, що полягає в обґрунтуванні й ідентифікації експериментальних вимірювань в рамках концепції комплексних модулів і податливостей, у встановленні меж застосовності методу і його функціональних можливостей, в уточненні звязку виміряного потенціалу з електромеханічними параметрами системи, у побудові фазових характеристик і перехідних процесів, у використанні його як елемента розробленої нової методики визначення основних електровязкопружних параметрів пєзокераміки з радіальних коливань круглої пластинки;Шульги присвячені вимушеним коливанням вязкопружного пєзокерамічного циліндра, зокрема, підкреслюється, що при вивченні граничних режимів роботи електромеханічних випромінювачів оцінка їхньої ефективності, так само як і електричної та механічної міцності неможлива без розрахунку напружено-деформованого стану на резонансних частотах, у звязку з чим істотне значення має вивчення дисипативних властивостей матеріалу. Такі теорії будуються при лінійних спадкових властивостях середовища, користуючись лінійними спадковими операторами (5) При гармонічних коливаннях і в залежності (5) для амплітудних значень величин використовується концепція комплексних модулів - матеріальні співвідношення по формі запису приймають вигляд (4), проте матеріальні параметри приймають комплексні значення. У рівняннях (1)-(5) позначено: компоненти тензора напружень, - компоненти тензора деформацій, компоненти вектора пружних зміщень, складові напруженості електричного поля, складові електричної індукції, j - потенціал електричного поля, - пружні податливості, визначені при постійній напруженості електричного поля, пєзоелектричні модулі, - діелектричні сталі, визначені при постійному механічному напруженні, r - густина матеріалу, w - кругова частота. (7) де коефіцієнт Пуассона, причому Поперечна деформація при цьому виражається через суму головних напружень та осьову напруженість електричного поля формулою (8) Вважається також, що зсувні деформації по всій товщині пластини, а для компонентів внутрішнього електричного поля справедливі рівності (9) З рівнянь коливань у напруженнях (10) одержуємо рівняння коливань відносно зміщень На частоті fm максимальної вхідної провідності Ym, яка наближається до резонансної частоти fr, спад напруги Um на резисторі R3 досягає максимуму, а на частоті fn мінімуму повної провідності Yn, яка наближається до антирезонансної fa, спад напруги Un на резисторі R4 досягає мінімуму.В дисертації розглянута важлива для інженерної практики нова науково-технічна проблема в галузі меха

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ