附件C： 譯文

鐵電體域變換的微結(jié)構(gòu)模型的機(jī)電耦合計(jì)算

文章摘要：1999年，鐵電體加載有機(jī)械負(fù)載通過(guò)一個(gè)電場(chǎng)的滑行過(guò)程被以西博等人的非線性組織結(jié)構(gòu)模型為基礎(chǔ)的微結(jié)構(gòu)有限元仿真。實(shí)驗(yàn)結(jié)果為域變化的轉(zhuǎn)變過(guò)程明顯展示了強(qiáng)壓力加強(qiáng)了滑行方向的校正程度。作為一個(gè)肉眼可見(jiàn)的結(jié)論，在現(xiàn)代研究中，這附加的壓縮應(yīng)力極大改善了機(jī)電耦合效果。這種耦合系數(shù)的增加超過(guò)了10%。

1引論
壓電材料廣泛被應(yīng)用在發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)械的轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)中。大體上，它被認(rèn)為高效壓電轉(zhuǎn)換裝置要求較大的機(jī)電耦合系數(shù)。大量的壓電陶瓷通常源自鐵電體上穿過(guò)電極的壓電效應(yīng)。在極化程序中，一施加的電場(chǎng)在最初任意的導(dǎo)向鐵電經(jīng)過(guò)鐵電極化后產(chǎn)生了優(yōu)先的定位方向。一個(gè)兩極化的產(chǎn)生，而且反過(guò)來(lái)使得壓電材料的壓電效應(yīng)變得更強(qiáng)（瓊斯 等 2008）。傳統(tǒng)上講，沒(méi)有施加任何機(jī)械負(fù)荷，鐵電陶瓷僅僅通過(guò)純粹電場(chǎng)滑行。然而，阮茲艾爾、夸格艾爾以及瓊斯艾爾做了一些在鋯酸鹽和鈦酸鹽中關(guān)于區(qū)域轉(zhuǎn)換的電磁極化實(shí)驗(yàn)研究。他們通過(guò)施加撗截于滑行電場(chǎng)中的機(jī)械負(fù)荷來(lái)補(bǔ)償應(yīng)用電場(chǎng)發(fā)現(xiàn)更強(qiáng)的壓電效應(yīng)。
現(xiàn)代工作的動(dòng)力機(jī)械將是研究在加有電子負(fù)荷和機(jī)械負(fù)荷下滑行的鐵電體域改變及在受機(jī)電耦合效應(yīng)影響的鐵電體同時(shí)受到機(jī)械負(fù)荷的影響。為模擬鐵電多晶體的區(qū)域變化，對(duì)一個(gè)三倍等級(jí)的鐵電體微細(xì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行有限元分析的方法被提出。也即是，多晶陶瓷由粒狀結(jié)構(gòu)排列組成。每一個(gè)粒狀結(jié)構(gòu)被再細(xì)分為小區(qū)域，在那里每個(gè)小區(qū)域是擁有相同電偶極方向的單位晶胞的集合（Kamlah 等人，2005，Pathak 和McMeeking，2008）基于非線性結(jié)構(gòu)的亥博法則，有限元模型被開(kāi)發(fā)出來(lái)，模型的每個(gè)結(jié)合點(diǎn)用一個(gè)擁有四個(gè)區(qū)域變體的粒狀結(jié)構(gòu)來(lái)表示而且每個(gè)有限元是一個(gè)有代表性的包含有九個(gè)任意方位的粒狀結(jié)構(gòu)的體積元素。有限元離散化理論成功的解釋了因?yàn)樵诩?xì)粒邊界線上非匹配拉力作用而產(chǎn)生的殘余應(yīng)力的作用效果。系統(tǒng)總能量的減少標(biāo)準(zhǔn)量相等與甚至更大于被用來(lái)決定這分開(kāi)的微晶變化結(jié)果的能量損耗。區(qū)域分解壁被改變部分水晶變體的微結(jié)構(gòu)模擬出來(lái)。引起殘余應(yīng)力和兩極化的積極性改變和一般機(jī)電耦合特性的變化。作為一個(gè)數(shù)學(xué)例子。一個(gè)典型的四角形 BaTi0 模型被用來(lái)微結(jié)構(gòu)有限元分析。總結(jié)結(jié)論為撗截于應(yīng)用滑行電場(chǎng)壓縮負(fù)載對(duì)局部轉(zhuǎn)換的變換過(guò)程有相當(dāng)大的影響，對(duì)機(jī)電耦合特性較大增強(qiáng)。