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力电脉冲作用下压电陶瓷疲劳裂纹扩展模拟与实验验证

《力电脉冲作用下压电陶瓷疲劳裂纹扩展模拟与实验验证》是依托北京工业大学，由雷钧担任项目负责人的面上项目。

力电脉冲作用下压电陶瓷疲劳裂纹扩展模拟与实验验证基本信息

中文名力电脉冲作用下压电陶瓷疲劳裂纹扩展模拟与实验验证
项目类别面上项目
项目负责人雷钧
依托单位北京工业大学

力电脉冲作用下压电陶瓷疲劳裂纹扩展模拟与实验验证结题摘要

压电陶瓷由于强度与断裂韧度低，在极化与服役中极易产生缺陷，疲劳断裂是其最危险的失效形式。与静态载荷不同，压电器件的实际载荷往往是脉冲形式。而现阶段研究侧重于对交变电场所致疲劳断裂的实验研究，缺乏有效的理论模型与数值模拟手段。因此，本项目基于压电陶瓷的疲劳试验与理论研究现状，研究的主要内容包括断裂参数的高效精确计算方法、有效的裂纹模型、压电裂纹扩展的断裂准则、不同载荷条件下的疲劳裂纹扩展公式等。课题主要创新性成果有：率先将相互作用积分法引入对压电裂纹的边界元分析中；提出磁电介质界面裂纹断裂参数计算公式；提出一种新的断裂参数——周向机械应变能释放率，实现了对压电裂纹扩展方向的快捷计算，并考虑断裂韧度的各向异性提出修正的最大周向机械应变能释放率准则，成功对压电裂纹扩展路径的准确模拟；对机械循环载荷下考虑裂尖小范围畴变与塑性屈服，对电致疲劳考虑裂尖电屈服的条状饱和区模型，对压电裂纹疲劳扩展公式中的控制参量进行了合理选择。最终，课题组开发了高效稳定的通用边界元软件平台，实现了对压电裂纹准静态扩展以及疲劳裂纹扩展的数值模拟与寿命预测。研究成果对于压电陶瓷的疲劳断裂理论与可靠性设计都具有十分重要的科学意义和实用价值。

力电脉冲作用下压电陶瓷疲劳裂纹扩展模拟与实验验证造价信息

市场价
信息价
询价

脉冲开关扩展附件

规格型号：
A9C32216/iETL16A 1 O-C 1NO48Vac 50-60hz 24Vdc
价格行情：
材料单位：
个
材料品牌：
施耐德
材料税率：
13%
供应商：
施耐德电气中国投资有限公司济南办事处
报价时间：
2022-12-07

查看价格

脉冲开关扩展附件

规格型号：
48Vac 50-60hz 24Vdc/iETL16A 1 O-C lNO
价格行情：
材料单位：
台
材料品牌：
材料税率：
13%
供应商：
常州起能电力科技有限公司
报价时间：
2022-12-07

查看价格

脉冲开关扩展附件

规格型号：
230…240Vac 50-60hz 110Vdc/iETL16A 1 O-C lNO
价格行情：
材料单位：
台
材料品牌：
材料税率：
13%
供应商：
常州起能电力科技有限公司
报价时间：
2022-12-07

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脉冲开关扩展附件

规格型号：
130Vac 50-60hz 48Vdc/iETL16A 1 O-C lNO
价格行情：
材料单位：
台
材料品牌：
材料税率：
13%
供应商：
常州起能电力科技有限公司
报价时间：
2022-12-07

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脉冲开关扩展附件

规格型号：
A9C32116/iETL16A 1 O-C 1NO24Vac 50-60hz 12Vdc
价格行情：
材料单位：
个
材料品牌：
施耐德
材料税率：
13%
供应商：
施耐德电气中国投资有限公司济南办事处
报价时间：
2022-12-07

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电

规格型号：
机械用
价格行情：
材料单位：
kW·h
材料税率：
地区时间：
阳江市2022年10月信息价
所属行业：
建筑工程
备注说明：

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电

规格型号：
机械用
价格行情：
材料单位：
kW·h
材料税率：
地区时间：
阳江市2022年9月信息价
所属行业：
建筑工程
备注说明：

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电

规格型号：
机械用
价格行情：
材料单位：
kW.h
材料税率：
地区时间：
阳江市阳西县2022年9月信息价
所属行业：
建筑工程
备注说明：

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电

规格型号：
机械用
价格行情：
材料单位：
kW.h
材料税率：
地区时间：
阳江市海陵岛区2022年9月信息价
所属行业：
建筑工程
备注说明：

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电

规格型号：
机械用
价格行情：
材料单位：
kW·h
材料税率：
地区时间：
潮州市饶平县2022年8月信息价
所属行业：
建筑工程
备注说明：

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压电陶瓷

规格型号：
按压下透明机械装置,观看结果以及了解压电陶瓷工作原理.
需求量：
1项
报价数：
1
材料品牌：
材料档次：
中高档
费用说明：
不含税费 | 含运费
询价时间：
2022-09-16

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压电陶瓷

规格型号：
按压下透明机械装置,观看结果以及了解压电陶瓷工作原理.
需求量：
1项
报价数：
1
材料品牌：
材料档次：
高档
费用说明：
不含税费 | 含运费
询价时间：
2022-09-14

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压电陶瓷

规格型号：
按压下透明机械装置,观看结果以及了解压电陶瓷工作原理.
需求量：
1项
报价数：
1
材料品牌：
材料档次：
中高档
费用说明：
不含税费 | 含运费
询价时间：
2022-10-24

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压电陶瓷

规格型号：
按压下透明机械装置,观看结果以及了解压电陶瓷工作原理.
需求量：
1项
报价数：
1
材料品牌：
材料档次：
中档
费用说明：
不含税费 | 含运费
询价时间：
2022-08-15

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力的相互作用实验器

规格型号：
整体金属构造,可以同时固定两个力传感器,力传感器之间有固定双向作用的弹簧,具备调节基座和调节螺栓,保证力传感器作用在同一个物体(弹簧上),并且作用在同一直线上,能够测试力传感器相向、相背情况下作用力与反作用力的关系,可以配合多种辅材完成相关实验.
需求量：
1套
报价数：
1
材料品牌：
材料档次：
中高档
费用说明：
含税费 | 含运费
询价时间：
2019-06-23

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力电脉冲作用下压电陶瓷疲劳裂纹扩展模拟与实验验证项目摘要

压电陶瓷的强度与断裂韧度低，在极化与服役中极易产生缺陷，疲劳断裂是其最危险的失效形式。与静态载荷不同，压电器件的实际载荷往往是脉冲形式。机械脉冲会引起不可忽视的惯性效应；电脉冲持续时间极短、峰值高，对电子器件的危害性极大。而现阶段研究侧重于对交变电场所致疲劳断裂的实验研究，缺乏有效的理论模型与数值模拟手段。因此，本项目首先根据文献中各种交变载荷下压电陶瓷的疲劳试验与理论分析结果，宏细观相结合建立多尺度疲劳模型。宏观唯象模型考虑动载的惯性效应与电致畴壁运动，细观损伤机制考虑裂尖小范围畴变与塑性屈服。分析确定疲劳裂纹扩展的控制参量与准则，并提出多参数扩展公式；进而开发高效稳定的通用边界元软件平台，实现疲劳裂纹扩展的数值模拟与寿命预测。针对典型力电脉冲情况，应用此数值软件进行实例模拟，与实验对比逐步完善模型与软件。研究成果对于压电陶瓷的疲劳断裂理论与可靠性设计都具有十分重要的科学意义和实用价值。

力电脉冲作用下压电陶瓷疲劳裂纹扩展模拟与实验验证常见问题

压电陶瓷特点有那些？

压电陶瓷片的特点是体积小而薄，耐振动、不易损坏、使用方便、灵敏度高、价格便宜。
压电陶瓷有什么作用？

压电陶瓷的原理是：一种陶瓷材料有压电效应，即受到外界施加的压力后材料自身就会产生电荷的累积，即由压力产生电荷的现象就叫压电效应。从而可以通过电荷的变化来感应压力的变化，最普遍的应用为B超，声纳等。另...
压电陶瓷可以持续发电吗

压电陶瓷是个双向效应元件，即给它加上电，它就产生机械变形，如果用力让产生机械变形，它就产生电。而且其双向转换效率都很高，当然，其转换效率还比不了磁电/机械转换。但它有磁电/机械转换无法...

力电脉冲作用下压电陶瓷疲劳裂纹扩展模拟与实验验证文献

纯电力加载下压电陶瓷内环迟滞特性的实验研究

纯电力加载下压电陶瓷内环迟滞特性的实验研究

纯电力加载下压电陶瓷内环迟滞特性的实验研究

格式：pdf

大小：416KB

页数：未知

以典型压电陶瓷堆叠执行器为研究对象,对纯电力加载作用下压电陶瓷的内环迟滞行为进行了实验研究和分析。实验采用Sawyer-Tower方法获得了执行器的极化强度,利用高精度电容式位移传感器测量了执行器的输出位移,结合外围实验设备,通过计算得到了堆叠执行器在输入电压频繁折返过程中的电压-极化和电压-应变曲线。从压电陶瓷内部晶体的电畴转向角度出发,对其行为特性的产生机理进行了分析,给出了压电陶瓷堆叠执行器的建议工作区域。

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微型压电陶瓷振动发电技术研究综述

微型压电陶瓷振动发电技术研究综述

微型压电陶瓷振动发电技术研究综述

格式：pdf

大小：416KB

页数： 4页

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疲劳裂纹扩展速率定义

疲劳裂纹扩展速率da/dN，是在疲劳载荷作用下，裂纹长度a随循环周次N的变化率，反映裂纹扩展的快慢。 疲劳载荷：在工程上引起的疲劳破坏的应力或应变有时呈周期性变化，有时是随机的。 疲劳裂纹：某些材料在连续交变应力作用下，会在其表面逐渐生成裂纹，并随着作用时间而逐渐向纵深发展。使裂纹打一展，试件的力学性能下降，最终导致完全断裂。应该指出，有些材料耐初始裂纹生长的性能很好，但一旦生成却发展很快。而另一些材料就正好相反。

疲劳裂纹扩展速率关系曲线

曲线在双对数坐标中画出的 曲线，如右图2所示。图中 曲线可分为低、中、高速率三个区域： 疲劳裂纹扩展速率1区 是低速率区。该区域内，随着应力强度因子幅度 的降低，裂纹扩展速率迅速下降。到某一下限值 时，裂纹扩展速率趋近于零(da/dN<10-10m/c)。 若 ，则可以认为裂纹不发生扩展。 是反映疲劳裂纹是否扩展的一个重要的材料参数，称为疲劳裂纹扩展的门槛应力强度因子幅度：是 曲线的下限。 当 时裂纹扩展较快，很快进入第二阶段。在第一阶段中，应力比、显微组织、环境的影响很大。在裂纹扩展的第二阶段，其扩展速率受应力比、组织类型和环境的影响很小。当过渡到第三阶段，裂纹又加速扩展，当Kmax达到K1c（断裂韧度）时试样就断裂了。这一阶段受应力比、组织和断裂韧性的影响较大。 研究疲劳裂纹门槛值在理论上和实际工程应用上都是有意义的。十分明显，一般的机械零件和工程构件是不会以来作为设计指标的。因为数值很低，如以来作为设计标准，这无疑是要求工作应力很低或者容许的裂纹尺寸很小。疲劳门槛值除了因应力比R的增加而减小外，还和组织有关。 疲劳裂纹扩展速率2区 是中速率裂纹扩展区。此时，裂纹扩展速率一般在 - m/c范围内。大量的实验研究表明：中速率区内， 有良好的对数线性关系。利用这一关系进行疲劳裂纹扩展寿命预测，是疲劳裂纹扩展研究的重点。 疲劳裂纹扩展速率3区 为高速率区，在这一区域内，da/dN大，裂纹扩展快，寿命短。其对裂纹扩展寿命的贡献，通常可以不考虑。此区域的上限为 ，是由断裂判据 给出的。

疲劳裂纹扩展速率比较

曲线与S-N曲线（疲劳曲线）一样，都表示了材料的疲劳性能；只不过S-N曲线所描述的是疲劳裂纹萌生性能， 曲线描述的是疲劳裂纹扩展性能而已。值得指出的是： S-N曲线以R=-1（对称循环）时的曲线作为基本曲线。 曲线则是以R=0（脉冲循环）时的曲线作为基本曲线的。

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