薛晓敏,孙清,伍晓红,张陵

(1.西安交通大学土木工程系,710049,西安;2.西安交通大学航空航天学院,710075,西安)



铁电材料力-电非线性电滞与蝴蝶曲线综合模型研究

薛晓敏1,孙清1,伍晓红2,张陵2

(1.西安交通大学土木工程系,710049,西安;2.西安交通大学航空航天学院,710075,西安)

铁电材料固有的电畴结构和极化反转特性引发宏观非线性行为,即极化电滞曲线和应力蝴蝶曲线,且由于材料、制备技术、电路系统等限制因素使得行为曲线出现不对称、中心偏移等现象,使得目前常规模型很难精确、有效地描述铁电系统的真实特性。针对此问题,提出一种适用于铁电材料的综合含参数模型用以有效模拟力、电及耦合非线性行为。该模型基于现有铁电模型理论并引入异化参数而形成,可广泛适用各类铁电曲线中存在的不对称和偏移等异化现象;此外,为了有效预测综合模型中多个未知特性参数,通过设计遗传算法程序实现其精确优化识别,为进一步提高模型预测精确性和实用性提供必要条件;最后,分别开展了虚拟试验和真实试验仿真模拟验证,结果表明:采用优化参数综合模型的模拟误差均可控制在10%以内,相较于传统模型方法可提高约50%。因此,该模型方法可广泛用于实际铁电材料特性行为的描述,且具有较好的应用前景。

铁电材料;电滞曲线;蝴蝶曲线;综合模型;参数识别

作为重要的电子元器件材料,铁电晶体具有良好的铁电性、压电性、热释电性、声电光及非线性光学等特性,因而可广泛应用于传感器、智能材料与智能结构及存储器诸多领域中[1-2]。……