单层压电弯曲微执行器的非线性静态特性

摘要

采用偶应力理论对单层压电悬臂梁式微执行器在强外加电场作用下的非线性静态特征进行了研究.悬臂式执行器包括压电层、被动(弹性)层和2个电极层.首先,采用瑞利-里兹方法分析了在强外加电场作用下由于压电层电致伸缩效应引起的执行器非线性静态特性.其次,由于悬臂执行器的厚度在μm量级,存在变形尺度效应,采用偶应力理论对变形的尺度效应进行了分析.分析结果表明:悬臂执行器的非线性随着外加电场强度的增大而增大,当外加电场很大时,出现刚度软化现象;而且,执行器被动层和压电层厚度比的最优值不是通常采用的1.0.在微尺度下,由于微梁变形存在尺度效应,该厚度比的最优值应比1.0大.