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指形电极结构设计及其对快脉冲真空闪络特性的影响 被引量:19
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作者 陈玉 成永红 +3 位作者 孙颖 韶蕾 阴玮 吴锴 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第4期761-765,共5页
为了更好的研究快脉冲真空闪络,宜选用指形电极结构。通过ANSYS有限元仿真和实验研究指形电极结构对快脉冲下真空沿面闪络特性的影响。仿真计算了相同电极间距d不同电极曲率半径r时指形电极系统的最大电场强度Emax;相同r不同d时指形电... 为了更好的研究快脉冲真空闪络,宜选用指形电极结构。通过ANSYS有限元仿真和实验研究指形电极结构对快脉冲下真空沿面闪络特性的影响。仿真计算了相同电极间距d不同电极曲率半径r时指形电极系统的最大电场强度Emax;相同r不同d时指形电极系统的Emax;不同d、r时指形电极系统的场增强因子f。仿真结果表明:d一定时,电极曲率半径r〈8mm时,电极顶端的最大电场强度随着曲率半径的增大而迅速减小,r为8-20mm时,电极前端的最大电场强度变化幅度不大;r一定时,d为1-8mm时,随着d增大,最大场强下降到原来的23%,d〉8mm时,电极前端的最大场强下降趋势有所减慢;电极间距d取值越小,电极曲率半径r越大,场增强因子则越小,对应的电场分布越均匀;对于实验研究用指形电极结构,宜采用r〈8mm,d〉8mm的设计参数。基于18/500ns、峰值输出电压为75kV的快脉冲源以及r=10mm的不锈钢指形电极,研究了纯环氧试样在不同d时的闪络特性。实验结果表明:d为5-15mm时,沿面闪络电压值随d的增加而呈线性增长;d为20-45mm时沿面闪络电压增长缓慢,这与真空间距击穿的关系不同。并结合65/600ns脉冲电压和直流电压下平板电极和指形电极的沿面闪络实验数据,研究了r=10mm,d=10mm时指形电极结构的f,实验得出脉冲电压下f=1.73,直流电压下f=1.47。 展开更多
关键词 脉冲闪络 电极结构 指形电极 曲率半径 电极间距 场增强因子
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交叉指形电极压电纤维复合材料的优化设计 被引量:14
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作者 刘卫民 陈勇 +1 位作者 刘永刚 沈星 《机械工程材料》 CAS CSCD 北大核心 2006年第2期29-31,50,共4页
交叉指形电极压电纤维复合材料是1-3型压电复合材料的新成员,以提高其驱动应变为目的,采用有限元软件ANSYS分析了其驱动特性,并给出了组分材料特性对驱动性能的影响规律。结果表明:采用低弹性模量、高泊松比的压电相和聚合物相有利于提... 交叉指形电极压电纤维复合材料是1-3型压电复合材料的新成员,以提高其驱动应变为目的,采用有限元软件ANSYS分析了其驱动特性,并给出了组分材料特性对驱动性能的影响规律。结果表明:采用低弹性模量、高泊松比的压电相和聚合物相有利于提高压电片的驱动应变;聚合物相的介电常数对驱动应变影响最大,采用高介电常数的聚合物相可以使其驱动应变明显提高。 展开更多
关键词 交叉指形电极压电纤维复合材料 驱动应变 压电相
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叉指形电极压电执行器的热弹性比拟分析方法 被引量:3
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作者 孙士勇 杨睿 +2 位作者 张少辉 王晓宇 史文华 《压电与声光》 CSCD 北大核心 2015年第1期32-34,共3页
通过对比分析逆压电效应本构方程和热弹性体本构方程,将压电执行器的驱动电压比拟为温度载荷,压电应变系数比拟为正交各向异性的热膨胀系数,则叉指形电极压电执行器的静态位移可采用热弹性有限元法分析。由于叉指形电极的电场导致局部... 通过对比分析逆压电效应本构方程和热弹性体本构方程,将压电执行器的驱动电压比拟为温度载荷,压电应变系数比拟为正交各向异性的热膨胀系数,则叉指形电极压电执行器的静态位移可采用热弹性有限元法分析。由于叉指形电极的电场导致局部的非均匀和非线性,在热弹性比拟法中,需引入修正系数对热膨胀系数进行修正。数值算例和实验结果表明,热弹性比拟法在叉指形电极压电执行器的静态仿真中是简单有效的。 展开更多
关键词 压电执行器 指形电极 热弹性比拟 压电主动结构 仿真分析
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交叉指形电极压电纤维复合材料静电场优化
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作者 刘永刚 沈星 +1 位作者 赵东标 裘进浩 《机械工程材料》 CAS CSCD 北大核心 2007年第8期38-41,共4页
采用有限元法分析了外电压作用于交叉指形电极(IDE)压电纤维复合材料时的静电场分布,讨论了静电场对元件极化和动作性能的影响,研究了电极区聚合物的介电常数和厚度尺寸及其IDE分支电极宽度和电极中心距对压电纤维复合材料静电场的影响... 采用有限元法分析了外电压作用于交叉指形电极(IDE)压电纤维复合材料时的静电场分布,讨论了静电场对元件极化和动作性能的影响,研究了电极区聚合物的介电常数和厚度尺寸及其IDE分支电极宽度和电极中心距对压电纤维复合材料静电场的影响。结果表明:增加电极区聚合物的导电性或减小电极区聚合物的厚度,压电纤维复合材料静电场可以得到显著提高,同时,元件横向应变可以提高108倍,横向应力可以提高43倍;IDE参数对电场的均匀区域大小和电场强度大小影响比较大。 展开更多
关键词 静电场 有限元法 压电纤维复合材料 交叉指形电极
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叉指形电极压电陶瓷驱动器性能有限元分析 被引量:3
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作者 吴舟 刘永刚 +1 位作者 王洪斌 郭全圆 《中国陶瓷》 CAS CSCD 北大核心 2020年第8期17-25,共9页
提出了一种新型管状叉指形电极压电陶瓷驱动器,首先基于ABAQUS有限元仿真软件分析其静力学性能。着重研究了电极结构关键尺寸对元件夹持应力、自由应变的影响,同时对比分析了普通型压电元件的轴向驱动性能。研究结果表明:在200 V驱动电... 提出了一种新型管状叉指形电极压电陶瓷驱动器,首先基于ABAQUS有限元仿真软件分析其静力学性能。着重研究了电极结构关键尺寸对元件夹持应力、自由应变的影响,同时对比分析了普通型压电元件的轴向驱动性能。研究结果表明:在200 V驱动电压下,管状叉指形电极压电元件轴向夹持应力能达到普通型的2.5倍,轴向自由应变能达到普通型的1.5倍。然后采用有限元法对压电元件进行振动模态分析,确定最佳振动模态及其轴向振动云图。最后在模态分析基础上,对压电元件进行谐响应分析,得到模型的轴向谐振频率和幅频特性曲线,从而获得了较为全面的驱动特性,为管状叉指形电极压电陶瓷元件的设计和制造提供一定的理论依据。 展开更多
关键词 管状叉指形电极 压电陶瓷驱动器 静力学性能 模态分析 谐响应分析
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叉指形电极管状压电元件电极制备与极化研究
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作者 曾奥柯 刘永刚 +1 位作者 闫鹏飞 张树良 《压电与声光》 CAS 北大核心 2022年第6期890-895,共6页
该文制备了PZT-52压电陶瓷柱,采用丝网印刷法在压电陶瓷基体表面附着电极,研究了管状陶瓷表面电极的印刷工艺流程。利用油浴热极化法对元件进行极化实验,通过对元件自由位移的检测,研究了极化时间对压电驱动器位移的影响,分析了极化时... 该文制备了PZT-52压电陶瓷柱,采用丝网印刷法在压电陶瓷基体表面附着电极,研究了管状陶瓷表面电极的印刷工艺流程。利用油浴热极化法对元件进行极化实验,通过对元件自由位移的检测,研究了极化时间对压电驱动器位移的影响,分析了极化时间对电畴转向和银电极成型质量的影响原理。结果表明,随着极化时间的增加轴向驱动位移逐渐增强,在极化电压为500 V,极化温度为110℃,极化时间为60 min时,叉指形电极管状压电元件最大轴向位移为0.30μm。 展开更多
关键词 指形电极 管状压电驱动器 电极制备 极化时间 轴向位移
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压电纤维复合材料的研究 被引量:8
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作者 刘永刚 沈星 +1 位作者 赵东标 裘进浩 《宇航材料工艺》 CAS CSCD 北大核心 2007年第5期18-21,33,共5页
以提高交叉指形电极压电纤维复合材料诱导应变和挟持应力为目的,采用有限元软件ANSYS分析了电极区聚合物参数、交叉指型电极结构和压电相体积分数对压电纤维复合材料诱导应变和挟持应力的影响。结果表明:增加电极区聚合物的介电常数或... 以提高交叉指形电极压电纤维复合材料诱导应变和挟持应力为目的,采用有限元软件ANSYS分析了电极区聚合物参数、交叉指型电极结构和压电相体积分数对压电纤维复合材料诱导应变和挟持应力的影响。结果表明:增加电极区聚合物的介电常数或减小电极区聚合物的厚度,能够提高元件的诱导应变和挟持应力,元件诱导应变最大可达173με;减小分支电极的周期或者适当增大分支电极的宽度,可以有效地提高元件的作动性能;提高压电纤维体积分数,有利于提高元件的作动性能。 展开更多
关键词 压电纤维复合材料 有限元 交叉指形电极 聚合物 体积分数
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压电纤维复合材料的静电场分析 被引量:5
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作者 刘永刚 沈星 +1 位作者 赵东标 裘进浩 《人工晶体学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第3期596-600,共5页
采用有限元法分析了外电压作用于压电纤维复合材料时的静电场分布,讨论了静电场对元件极化和作动性能的影响,研究了电极区聚合物的介电常数和厚度尺寸,及其IDE宽度和周期对压电纤维复合材料静电场的影响,研究结果表明:增加电极区聚合物... 采用有限元法分析了外电压作用于压电纤维复合材料时的静电场分布,讨论了静电场对元件极化和作动性能的影响,研究了电极区聚合物的介电常数和厚度尺寸,及其IDE宽度和周期对压电纤维复合材料静电场的影响,研究结果表明:增加电极区聚合物的导电性,压电纤维复合材料静电场可以得到显著提高,最大可以提高54倍;减小电极区聚合物的厚度,同样可以显著提高静电场,最大可以提高55倍。IDE参数对电场的均匀性区域大小和电场强度大小影响也比较大。 展开更多
关键词 静电场 有限元法 压电纤维复合材料 交叉指形电极 介电常数
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IDEs1-3型压电纤维传感元件的性能研究与仿真
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作者 姜秀新 骆英 +1 位作者 朱步银 张礼华 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2009年第11期7-10,共4页
分析了叉指形电极(IDEs)1-3型压电纤维复合材料传感元件的结构特点和电场特性,构建了压电纤维传感元件的本构方程,并建立了IDEs1-3型压电纤维传感元件的有限元模型,探索了IDEs关键尺寸和压电纤维直径及间隔对传感元件传感性能的影响。... 分析了叉指形电极(IDEs)1-3型压电纤维复合材料传感元件的结构特点和电场特性,构建了压电纤维传感元件的本构方程,并建立了IDEs1-3型压电纤维传感元件的有限元模型,探索了IDEs关键尺寸和压电纤维直径及间隔对传感元件传感性能的影响。结果表明:该传感元件X向产生的电位移大小约为Y向产生电位移大小的3倍,正交异性更加明显,能清楚区分不同方向的应力波;选择合适的纤维间隔,减小电极中心距、电极面宽度和纤维直径能有效的改善传感元件的传感性能。 展开更多
关键词 指形电极 压电纤维传感元件 传感性能 正交异性 有限元
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