压电层合圆板传感器的非线性静力耦合分析

摘要

本文基于von Karman薄板非线性理论、压电基本方程和经典层合板理论,对上、下表面粘有压电传感膜层的圆薄板压力传感器的力-电耦合特性进行了定理分析。首先,针对压电层合圆板传感器件建立了考虑几何非线性变形的力-电耦合模型,给出了压电薄膜层感应电量的计算公式;然后,采用级数解法进行了求解,得到了非线性静力耦合问题的幂级数精确解,给出了传感器静态测量过程中所关心的压力-电量特征曲线和中心挠度-电量特征曲线;同时,定量讨论了压电二次效应对感应电量和层合结构中心挠度的影响。通过所得结果,在压电式压力传感器设计中,为采用电信号直接输出有关结构的变形和外界载荷等待测参量提供了依据。