本文摘要(由AI生成): 这段文字主要介绍了压电效应的基本原理和利用 Comsol 有限元软件进行压电材料建模与分析的过程。首先介绍了压电效应的定义和压电材料的特性,然后展示了利用 Comsol 进行建模的几何模型和材料参数,包括计算物理场的选择和网格划分等。最后呈现了计算得到的压力、电势和电场分布结果图。 1. 压电效应 压电效应是指某些电介质在沿一定方向上受到外力作用发生形变时,其内部会发生极化现象,同时在它的两个相对表面上出现正负相反的电荷。外力撤销之后,它又会恢复带不带电的状态,这种现象叫做正压电效应。当作用力的方向发生改变时,电荷的极性也会随之变化。相反,在电介质的极化方向上添加电场,这些电介质也会发生变形,电场去掉之后,电介质的变形会随之消失,这种现象称为逆压电现象。 图1.压电效应 图2.压电材料
2. 模型设计
2.1几何模型及材料参数
计算选择的压电材料为Lead Zirconate Titanate (PZT-2),几何模型如下所示。
图3.计算模型
图4.材料参数
压电材料的计算物理场选择静电场和固体力学,多物理场耦合方式为压电效应。
图5.物理场设置
图6.网格划分
3. 结果展示
压力、电势和电场计算分布如下。
图7.压力分布
图8.电势分布
图9.电场分布