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题名压电层合弯曲振动换能器的传输矩阵建模与分析
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作者
任文博
刘洋
林书玉
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机构
陕西师范大学物理学与信息技术学院
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出处
《应用声学》
北大核心
2025年第5期1102-1110,共9页
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基金
国家自然科学基金项目(12174240,11874253)。
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文摘
压电层合弯曲振动换能器具有辐射阻抗低、辐射面积大、易匹配、结构简单和性能稳定等优点,在水下声学、气介超声等领域有广泛研究。为了精确预估压电层合弯曲振动换能器的动力学特性,该文基于Mindlin厚板理论并通过传输矩阵法对换能器的振动特性进行了理论建模,将压电层合换能器沿径向切分为N个等厚度的层合圆环机械串联,结合电学边界条件推导了压电层合弯曲振动换能器自由振动的频率方程。为了验证该理论模型的正确性,使用有限元分析软件对压电层合弯曲振动换能器进行了数值模拟,同时研制了实物换能器进行实验测量。结果表明,数值模拟和实验测量与理论计算所得共振频率的相对误差小于5%,验证了该理论的准确性。该理论模型为压电层合弯曲振动换能器的设计和优化提供快速分析方法,并为实际工程应用提供了理论支撑。
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关键词
压电层合换能器
Mindlin厚板理论
传输矩阵法
弯曲振动
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Keywords
Piezoelectric laminated transducer
Mindlin thick plate theory
Transfer matrix method
Bending vibration
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分类号
O426.1
[理学—声学]
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