卿光辉，吴宏伟

（中国民航大学航空工程学院，天津　300300）



功能梯度压电材料的参数处理与自由振动特性分析

卿光辉，吴宏伟

（中国民航大学航空工程学院，天津300300）

摘要：随着压电材料的应用越来越广泛，对压电材料的性能分析也越来越受到重视。针对功能梯度材料固有频率的分析，采用ANSYS 12.0中的Solid98单元进行分析，在此基础上采用ANSYS中的APDL语言进行编程，为实现参数的变化，假定材料的所有性能参数是变化且按同一方向进行变化，变化的方向为板厚方向，从而实现了压电材料性能的梯度化变化，并对其固有频率做了计算与探讨。

关键词：功能梯度；压电；ANSYS；固有频率

功能梯度材料（functionallygradedmaterials，FGM），即材料本身的构成与布局连续变化，材料的宏观特性，诸如弹性模量、压电系数不会发生跳跃性的变化，而在空间上呈现梯度变化，此种材料性能可以减轻或者解决应力集中的问题。当结构的不同位置有着不同的参数要求时，可以提供相应的功能，改善结构的整体性能。而功能梯度压电材料（FGPM）的出现，则更进一步解决了压电材料物理性质与结构材料不匹配造成的应力集中现象，使得智能结构与传感器的机电耦合性能得到更大程度的发挥。

压电材料可以用于很多方面，压电驱动器和传感器就是典型的例子。合理运用压电驱动器和传感器，首先需要计算力与电场对压电板的具体影响。大量文献研究了如何对均匀压电板进行三维控制，也给出了相应的精确解。……