附件C： 譯文

鐵電體域變換的微結(jié)構(gòu)模型的機電耦合計算

文章摘要：1999年，鐵電體加載有機械負(fù)載通過一個電場的滑行過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。實驗結(jié)果為域變化的轉(zhuǎn)變過程明顯展示了強壓力加強了滑行方向的校正程度。作為一個肉眼可見的結(jié)論，在現(xiàn)代研究中，這附加的壓縮應(yīng)力極大改善了機電耦合效果。這種耦合系數(shù)的增加超過了10%。

1引論
壓電材料廣泛被應(yīng)用在發(fā)電機和電動機械的轉(zhuǎn)換機構(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電耦合系數(shù)。大量的壓電陶瓷通常源自鐵電體上穿過電極的壓電效應(yīng)。在極化程序中，一施加的電場在最初任意的導(dǎo)向鐵電經(jīng)過鐵電極化后產(chǎn)生了優(yōu)先的定位方向。一個兩極化的產(chǎn)生，而且反過來使得壓電材料的壓電效應(yīng)變得更強（瓊斯 等 2008）。傳統(tǒng)上講，沒有施加任何機械負(fù)荷，鐵電陶瓷僅僅通過純粹電場滑行。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)換的電磁極化實驗研究。他們通過施加撗截于滑行電場中的機械負(fù)荷來補償應(yīng)用電場發(fā)現(xiàn)更強的壓電效應(yīng)。
現(xiàn)代工作的動力機械將是研究在加有電子負(fù)荷和機械負(fù)荷下滑行的鐵電體域改變及在受機電耦合效應(yīng)影響的鐵電體同時受到機械負(fù)荷的影響。為模擬鐵電多晶體的區(qū)域變化，對一個三倍等級的鐵電體微細(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。每一個粒狀結(jié)構(gòu)被再細(xì)分為小區(qū)域，在那里每個小區(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，有限元模型被開發(fā)出來，模型的每個結(jié)合點用一個擁有四個區(qū)域變體的粒狀結(jié)構(gòu)來表示而且每個有限元是一個有代表性的包含有九個任意方位的粒狀結(jié)構(gòu)的體積元素。有限元離散化理論成功的解釋了因為在細(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決定這分開的微晶變化結(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。引起殘余應(yīng)力和兩極化的積極性改變和一般機電耦合特性的變化。作為一個數(shù)學(xué)例子。一個典型的四角形 BaTi0 模型被用來微結(jié)構(gòu)有限元分析?？偨Y(jié)結(jié)論為撗截于應(yīng)用滑行電場壓縮負(fù)載對局部轉(zhuǎn)換的變換過程有相當(dāng)大的影響，對機電耦合特性較大增強。