掺杂PZT压电陶瓷材料的研制及其发展趋势

在介绍掺杂PZT压电陶瓷材料制备的基础上,总结出生产掺杂PZT材料的最佳烧成条件,指出所研制的样品已达到或超过压电点火材料的水平,但所选系统仍有潜力可挖,只要工艺合适,性能完全能再提高,对无铅压电陶瓷材料的发展趋势进行了展望。     

PZT／环氧树脂0—3型压电复合材料性能的研究

制备了以环氧树脂为基体，不同ＰＺＴ材料为压电相的两种０－３型压电复合材料。研究了极化工艺参数和陶瓷粉末对压电系数ｄ－３３的影响，结果表明，复合材料的压电系数ｄ－３３先随极化合场Ｅ和极化时间ｔ的增加而增加，之后趋于恒定。ＰＺＴ体积含量增加，介电常数ε２减小，则复合材料压电系数ｄ－３３增加。     

提高引信压电电源传输效率的方法研究

论述引信压电电源的特性，对压电陶瓷材料在发射时受压力下产生的能量进行了计算。结合火炮发射的膛压特点，进行了引信压电电源传输电路的设计，通过对压电陶瓷受压产生能量到存储能量的传输效率分析，提出了用多片压电陶瓷并联提高能量存储效率的方法。该方法可有效提高压电电源的传输效率。     

一维无铅压电微纳材料在能量转换领域的研究进展

 能源危机和环境污染是当今社会发展面临的主要问题,绿色新能源及新能源材料是解决问题的关键。压电晶体可实现机械能与电能之间的相互转换,成为能源与材料领域的重点研究对象。在压电材料体系中,无铅体系由于具有较为优秀的压电性能、且不含有毒物质铅等一系列优势而倍受关注。随着材料向微纳化和低维化的发展,一维无铅压电微纳材料成为目前压电领域的研究热点之一,然而其合成与评价还处在起步阶段,与之相关的能量转换等方面的研究与应用也仍在探索阶段。本文以一维无铅压电微纳材料为对象,概况介绍了产物生长控制合成的方法,简要说明了在能量转换领域的相关应用,最后对一维无铅压电微纳材料在能量转换领域的发展趋势进行了展望,为一维无铅压电微纳材料在能量转换领域的理论研究、实际应用及未来发展提供参考。     

压电分流阻尼系统的重置开关控制

对于具有压电分支电路系统的结构提出一种新颖的重置开关控制方法，建立了基于能量释放的控制律来减小系统的总能量：当电路中电感储存的能量达到最大值时，将电路开关短时断开并释放电感储存的能量，当电路开关再次合上后，电感无能量回传给被控结构，从而减小流入被控结构的能量，保证了控制系统的稳定性．对一个悬臂粱的数值研究表明，重置开关控制方法对结构的振动具有明显的控制效果，而且其抑制脉冲响应的性能要优于被动压电分流阻尼技术，对环境和系统参数变化的敏感性比被动压电分流阻尼技术的小．     

复合型压电俘能器的力电特性研究

研究了由金属及压电陶瓷构成的复合型压电俘能器的动力学及力电转换特性。基于薄板小挠度理论,对复合型压电俘能器进行振动分析,确定了在周期性均布载荷作用下该结构所产生电压、功率与其几何参数之间的关系。同时结合实验,研究了不同负载电阻情况下压电俘能器的输出功率并讨论了能量转换效率问题,并分析了压电俘能器的几何参数、不同金属材料对力电转换特性的影响。     

压电材料在反问题中应用的进展

回顾压电材料在反问题中的应用。从大量的文献中，总结了通过反分析，将压电材料应用在参数辨识、损作鉴别、外力测量以及变形监测等问题中的研究手段和成果，并预测了今后的研究方向，利用压电材料进行损伤监测将成为研究的重点，振动估测等领域尚待研究。     

掺杂PZT压电陶瓷材料的研制及其发展趋势

在介绍掺杂PZT压电陶瓷材料制备基础上总结出生产掺杂PZT材料的最佳烧成条件.研究表明,文章所研制的样品已达到或超过压电点火材料的水平,但所选系统仍有潜力可挖,只要工艺合适,性能完全能再提高.同时还介绍了无铅压电陶瓷材料的发展趋势.     

减少压电体应力集中的参数优化设计

针对压电体的椭球夹杂（或气孔）缺陷，得到了夹杂周围应力场的解析解。结果表明，耦合场作用下的应力集中与介质压电常数有着较强的相关性。由分析材料压电常数与应力集中及裂纹扩展的关系及其影响因素出发，通过对一定条件下压电体压电参数的优化计算，得到了一种减少应力集中的参数优化方法。     

J积分法计算压电材料平面问题的能量释放率和强度因子

运用压电材料的广义变分原理推导出了压电材料平面应变问题的有限元列式，并且采用Ｊ积分法计算了压电材料平面应变断裂问题的能量释放率Ｇ．然后，用Ｓｏｓａ的平面问题裂端渐近解作为辅助场，用有限元数值解作为真实场，由推广的交互Ｍ积分法求得了应力强度因子ＫⅠ、ＫⅡ及电位移强度因子ＫⅣ．算例表明，计算结果与理论解符合得很好     

压电片位置和大小对板振动控制的影响

文章基于现代控制理论选用结构控制能量和控制信号能量作为控制目标函数的LQR法,利用单对压电片对各种支撑条件下的板进行结构振动的主动控制;讨论了压电片位置和大小对控制效果的影响;提出了关于压电片位置和大小优化的基本观点。     

活性材料弹丸碰撞油箱引燃效应实验研究

采用弹道碰撞实验的方法,对高密度冷压成型和烧结硬化PTFE/Al/W活性材料弹丸碰撞油箱引燃效应进行了研究.实验结果表明,在弹丸质量和尺寸一定条件下,活性弹丸碰撞油箱引燃燃油能力显著强于钢弹丸;活性弹丸引燃效应除了与碰撞速度有关外,还显著受碰撞位置影响.基于实验结果,分析了不同装油量条件下碰撞位置和速度对油箱破裂和引燃行为的影响机理.分析表明,活性弹丸通过动能侵彻和爆炸化学能释放的联合作用,一方面显著增强了对油箱的结构破坏能力,提高了燃油的喷溅和雾化效应;另一方面活性材料爆燃反应形成的点火源持续时间更长、作用范围更大,从而有利于燃油的引燃,显著增强对燃油的引燃效应.      

压电智能结构疲劳裂纹扩展试验研究

在结构表层铺设压电元件,利用压电元件能够实现力学量和电学量之间相互转化的独特性能,可将其用作传感器和驱动器,赋予材料和结构智能的能力.采用PSN-1型压电材料作为驱动器,基体材料为镁合金,与外部电源结合构成了智能结构系统.对这一系统进行了疲劳裂纹扩展试验研究,并将智能结构试验结果与常规结构试验结果相比较,试验结果证明压电激励对结构的疲劳裂纹扩展速率有一定的影响.     

SnP2S6半导体层数依赖的压电效应

二维压电材料在能源、电子和光电子学方面的应用引起了越来越多的关注.从实验合成的压电晶体SnP₂S₆出发，我们系统研究了单层、双层、三层和块体SnP₂S₆的压电效应.第一性原理计算表明：层状SnP₂S₆具有良好的热力学和动力稳定性，其带隙和载流子有效质量与层数无关，而压电性质具有明显的层数依赖性；单层SnP₂S₆的压电系数(d₁₁)高达14.18 pm/V,远大于MoS₂、h-BN和InSe的压电系数，双层SnP₂S₆的面外压电系数(d₃₃)大于12 pm/V.优异的压电性能使SnP₂S₆在二维压电传感器和纳米发电机等器件中的应用成为可能.     

复合推进剂粉尘最小点火能的实验研究

为研究复合推进剂在高压水射流冲击作用下的点火机理,采用哈特曼管粉尘爆炸设备,测试了典型复合推进剂粉尘的最小点火能,分析了成分、温度、湿度对最小点火能的影响.实验结果表明,湿度增加,粉尘体系最小点火能升高;温度增加,粉尘体系最小点火能降低;二茂铁含量对粉尘体系的最小点火能影响最为明显.     

正烷烃液体云雾最小点火能实验研究

针对可燃液体云雾在化工安全生产过程中爆炸敏感性的问题,进行了正烷烃（正己烷/正庚烷/正辛烷/正癸烷）云雾最小点火能变化特征规律的实验研究.利用自行研发的瞬态云雾浓度粒径测量系统和20 L云雾爆炸参数测量系统分别得到汽、液两相云雾浓度粒径和点火实验测量结果.研究结果表明:正烷烃云雾最小点火能均大于其相应纯气相最小点火能;随着云雾粒径的增加,最小点火能呈指数性增长,在0~40 μm粒径范围内,最小点火能随粒径增加了2个数量级.      

基于能量准则的压电悬臂梁振动控制

基于现代控制理论,选用结构控制能量和控制信号能量作为控制目标函数的LQR法,利用压电材料对悬臂梁进行结构振动的主动控制。首先,按能量准则编写程序对简支条件下控制目标函数中权系数矩阵(Q矩阵和R矩阵)进行理论计算。然后,利用Matlab系统仿真,演示了梁中点受初始位移激励时,一阶模态位移的控制曲线和控制电压随时间变化的曲线。最后,以表格的形式表示了R取不同值时,在初始位移激励下,振动停止的时间及其控制电压的最大值,从而体现出该方法能达到更有效控制结构振动和减小控制能量消耗的目的。     

粉尘云最小点火能数学模型

以在实验基础上获得的电火花等效计算数据为能量输入,并按照粉尘云的点火机理建立了完整的粉尘云最小点火能数学模型.通过模型计算,研究了粉尘粒径、粉尘质量浓度、湍流度、火花能量密度及火花放电时间对最小点火能的影响.计算结果与实验测量结果基本一致.通过将模型计算与实验测量相结合将使粉尘云最小点火能的确定更准确、合理.