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Analytical formulae for electromechanical effective properties of 3-1 longitudinally porous piezoelectric materials

BRAVO-CASTILLERO, Julian; RODRIGUEZ-RAMOS, Reinaldo; GUINOVART-DIAZ, Raul; SABINA, Federico J.; AGUIAR, Adair R.; SILVA, Uziel P.; GOMEZ-MUNOZ, Jose Luis
Fonte: PERGAMON-ELSEVIER SCIENCE LTD Publicador: PERGAMON-ELSEVIER SCIENCE LTD
Tipo: Artigo de Revista Científica
ENG
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588.09387%
A unidirectional fiber composite is considered here, the fibers of which are empty cylindrical holes periodically distributed in a transversely isotropic piezoelectric matrix, The empty-fiber cross-section is circular and the periodicity is the same in two directions at an angle pi/2 or pi/3. Closed-form formulae for all electromechanical effective properties of these 3-1 longitudinally periodic porous piezoelectric materials are presented. The derivation of such expressions is based on the asymptotic homogenization method as a limit of the effective properties of two-phase transversely isotropic parallel fiber-reinforced composites when the fibers properties tend to zero. The plane effective coefficients satisfy the corresponding Schulgasser-Benveniste-Dvorak universal type of relations, A new relation among the antiplane effective constants from the solutions of two antiplane strains and potential local problems is found. This relation is valid for arbitrary shapes of the empty-fiber cross-sections. Based on such a relation, and using recent numerical results for isotropic conductive composites, the antiplane effective properties are computed for different geometrical shapes of the empty-fiber cross-section. Comparisons with other analytical and numerical theories are presented. (c) 2008 Acta Materialia Inc. Published by Elsevier Ltd. All rights reserved.

Multimodal passive vibration control of sandwich beams with shunted shear piezoelectric materials

TRINDADE, M. A.; MAIO, C. E. B.
Fonte: IOP PUBLISHING LTD Publicador: IOP PUBLISHING LTD
Tipo: Artigo de Revista Científica
ENG
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595.5676%
This work presents a performance analysis of multimodal passive vibration control of a sandwich beam using shear piezoelectric materials, embedded in a sandwich beam core, connected to independent resistive shunt circuits. Shear piezoelectric actuators were recently shown to be more interesting for higher frequencies and stiffer structures. In particular, for shunted damping, it was shown that equivalent material loss factors of up to 31% can be achieved by optimizing the shunt circuit. In the present work, special attention is given to the design of multimodal vibration control through independent shunted shear piezoelectric sensors. In particular, a parametric analysis is performed to evaluate optimal configurations for a set of modes to be damped. Then, a methodology to evaluate the modal damping resulting from each shunted piezoelectric sensor is presented using the modal strain energy method. Results show that modal damping factors of 1%-2% can be obtained for three selected vibration modes.; State of Sao Paulo Research Foundation (FAPESP)[04/10255-7]; State of Sao Paulo Research Foundation (FAPESP)[04/15757-0]; State of Sao Paulo Research Foundation (FAPESP)[06/00802-6]

Effect of parametric uncertainties on the performance of a piezoelectric energy harvesting device

Godoy, Tatiane C. de; Trindade, Marcelo A.
Fonte: Associação Brasileira de Engenharia e Ciências Mecânicas - ABCM Publicador: Associação Brasileira de Engenharia e Ciências Mecânicas - ABCM
Tipo: Artigo de Revista Científica
ENG
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596.914%
The use of piezoelectric materials for the development of electromechanical devices for the harvesting or scavenging of ambient vibrations has been extensively studied over the last decade. The energy conversion from mechanical (vibratory) to electrical energy is provided by the electromechanical coupling between mechanical strains/stresses and electric charges/voltages in the piezoelectric material. The majority of the studies found in the open literature present a tip-mass cantilever piezoelectric device tuned on the operating frequency. Although recent results show that these devices can be quite effective for harvesting small amounts of electrical energy, little has been published on the robustness of these devices or on the effect of parametric uncertainties on the energy harvested. This work focuses on a cantilever plate with bonded piezoelectric patches and a tip-mass serving as an energy harvesting device. The rectifier and storage electric circuit was replaced by a resistive circuit (R). In addition, an alternative to improve the harvesting performance by adding an inductance in series to the harvesting circuit, thus leading to a resonant circuit (RL), is considered. A coupled finite element model leading to mechanical (displacements) and electrical (charges at electrodes) degrees of freedom is considered. An analysis of the effect of parametric uncertainties of the device on the electric output is performed. Piezoelectric and dielectric constants of the piezoelectric active layers and electric circuit equivalent inductance are considered as stochastic parameters. Mean and confidence intervals of the electric output are evaluated.

Análise de materiais piezelétricos compósitos para aplicações em transdutores de ultra-som. ; Analysis of piezoelectric composite materials for ultrasonic transducers applications.

Andrade, Marco Aurélio Brizzotti
Fonte: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP Publicador: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
Tipo: Dissertação de Mestrado Formato: application/pdf
Publicado em 14/03/2006 PT
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506.4675%
O objetivo deste trabalho é analisar materiais piezelétricos compósitos com conectividade 1-3 e 2-2 para aplicações em transdutores de ultra-som na faixa de MHz utilizando modelos matemáticos e verificações experimentais. O estudo de um material piezelétrico compósito pode ser feito através de seus três principais tipos de modos de vibração: modo planar, modo de espessura e modo lateral. Neste trabalho, é utilizado o método dos elementos finitos para modelar os modos planares, de espessura e laterais de um compósito, e modelos analíticos para modelar o modo de espessura e o modo lateral. A modelagem do modo de espessura de um transdutor de ultra-som é feita a partir de um modelo analítico unidimensional. A modelagem unidimensional de um transdutor de ultra-som é feita através do cálculo das propriedades efetivas do material piezelétrico compósito. Essas propriedades são utilizadas no modelo da matriz distribuída para prever a impedância elétrica de um compósito e a resposta impulsiva de um transdutor de ultra-som. Com o objetivo de validar os modelos, foram construídos um material piezelétrico compósito com conectividade 1-3 e outro com conectividade 2-2 através da técnica “dice-and-fill”, utilizando cerâmica de PZT-5A e resina epóxi. O compósito com conectividade 1-3 foi utilizado na construção de um transdutor de ultra-som. Os resultados teóricos da impedância elétrica e da resposta impulsiva são comparados com os obtidos experimentalmente. A impedância elétrica experimental é obtida através de um analisador de impedâncias...

Técnicas para monitoramento de integridade estrutural usando sensores e atuadores piezoelétricos; Techniques for structural health monitoring using piezoelectric sensors and actuators

Maio, Carlos Eduardo Bassi
Fonte: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP Publicador: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
Tipo: Dissertação de Mestrado Formato: application/pdf
Publicado em 24/03/2011 PT
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593.97594%
A utilização de materiais piezoelétricos, na função de sensores e atuadores distribuídos, para o controle e monitoramento de vibrações estruturais tem um enorme potencial de aplicação nas indústrias aeronáutica, aeroespacial, automobilística e eletroeletrônica. O uso de sensores piezoelétricos integrados para monitoramento de integridade estrutural (ou detecção de falhas), em particular, tem evoluído bastante na última década. Por conseguinte, o número de técnicas utilizadas para esse fim são as mais variadas possíveis. Dentre elas estão às técnicas que avaliam o efeito dos danos em baixa freqüência usando parâmetros modais, em especial freqüências naturais e modos, ou em média-alta freqüência medindo-se a impedância/admitância eletromecânica. O objetivo dessa dissertação é desenvolver, com auxílio de um modelo 2D ANSYS em elementos finitos, uma análise de diferentes técnicas para detecção da posição e tamanho da delaminação em estruturas compósitas utilizando pastilhas piezoelétricas. Várias métricas e técnicas são avaliadas em termos de sua capacidade de identificar, com relativa acurácia, a presença, localização e severidade do dano. Os resultados mostram que ambas as técnicas modal e baseada na impedância são capazes de identificar a presença de danos do tipo delaminação...

Projeto de materiais piezocompósitos baseados no conceito de gradação funcional utilizando o método de otimização topológica.; Design of piezocomposite materials based on functionally graded concept by means of topology optimization method.

Vatanabe, Sandro Luis
Fonte: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP Publicador: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
Tipo: Tese de Doutorado Formato: application/pdf
Publicado em 09/11/2012 PT
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601.04863%
Um material piezocompósito é resultante da combinação de um material piezelétrico com outros materiais não-piezelétricos, oferecendo vantagens substanciais em relação aos materiais piezelétricos convencionais. Diferentes propriedades efetivas podem ser obtidas alterando-se a fração de volume dos constituintes ou a própria topologia da célula unitária do piezocompósito. Materiais com Gradação Funcional (MGF) são materiais compósitos avançados, projetados de tal forma que sua composição varie gradualmente numa direção espacial. A vantagem do conceito MGF é não apresentar interface convencional entre os materiais da inclusão e da matriz, reduzindo assim um problema comum em materiais compósitos laminados, como por exemplo, o surgimento de concentração de tensões mecânicas. O Método de Otimização Topológica (MOT) é uma técnica computacional utilizada para se determinar a distribuição de materiais em uma estrutura ou material de forma sistemática, a fim de se extremizar uma determinada função objetivo. Assim, esse trabalho propõe uma metodologia sistemática e genérica para o projeto de materiais piezocompósitos com gradação funcional (MPGF) utilizando o MOT, tanto para aplicações quasi-estáticas...

Redução de vibrações mecânicas em processos de torneamento usando material piezelétrico; Reduction of mechanical vibrations in turning processes by using piezoelectric materials

Cervelin, José Eduardo
Fonte: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP Publicador: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
Tipo: Tese de Doutorado Formato: application/pdf
Publicado em 07/02/2014 PT
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591.7961%
Vibrações mecânicas oferecem grande limitação para a produtividade, qualidade ou mesmo viabilidade das operações de usinagem, especialmente quando se trata das autoexcitadas (chatter). Neste trabalho, foram desenvolvidas estratégias que tem como objetivo diminuir a intensidade de vibrações em processos de torneamento por meio do acoplamento de material piezelétrico ao suporte de ferramenta em conjunto com uso de shunts resistivo, indutivo e resistivo-indutivo em série ou em paralelo, criando assim estruturas eletromecânicas passivamente amortecidas. Para tanto, foram construídos modelos eletromecânicos de parâmetros distribuídos para mostrar a capacidade que tais estruturas eletromecânicas possuem em oferecer um maior amortecimento quando comparadas com estruturas mecânicas convencionais. Com os modelos construídos, foi possível verificar a influência causada pela espessura da camada de material piezelétrico bem como a influência dos shunts no comportamento da estrutura, sendo constatado que camadas mais espessas aumentam a capacidade de amortecimento da estrutura e que os shunts resistivo-indutivo, tanto em série quanto em paralelo, funcionam como um amortecedor dinâmico de vibrações amortecido e oferecem o melhor desempenho. A seguir...

Controle ativo-passivo de vibrações estruturais usando materiais piezelétricos: otimização e quanticação de incertezas; Acitve-passive strucutural control using piezoelectric materials: optimization and uncertainty quantification

Santos, Heinsten Frederich Leal dos
Fonte: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP Publicador: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
Tipo: Tese de Doutorado Formato: application/pdf
Publicado em 14/11/2012 PT
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701.7225%
Esta tese apresenta uma análise numérica do controle de vibrações estruturais através de cerâmicas piezelétricas em extensão conectadas a circuitos ativo-passivos compostos por resistência, indutância e fonte de tensão. Para tal, um modelo de elementos finitos de vigas sanduíche com três camadas elásticas e/ou piezelétricas foi desenvolvido. Realizou-se também uma modelagem dos componentes do circuito elétrico e seu acoplamento à estrutura gerando assim uma equação de movimento acoplada para a estrutura com elementos piezelétricos conectados aos circuitos elétricos. Uma análise harmônica das equações obtidas foi realizada para se obter uma avaliação preliminar dos efeitos causados pelos componentes elétricos do circuito na estrutura. Observou-se que os elementos passivos do circuito, resistência e indutância, tem não somente um efeito de absorvedor dinâmico de vibrações mas, também, promovem uma amplificação da autoridade de controle no caso de se atuar através da fonte de tensão. Usando a metodologia tradicional de projeto de absorvedores dinâmicos de vibrações, derivou-se expressões para os valores de resistência e indutância de modo a maximizar o desempenho passivo do sistema. Uma análise do efeito de incertezas das constantes piezelétricas e dielétricas da cerâmica piezelétrica considerada e dos componentes de resistência e indutância do circuito elétrico no desempenho do controle passivo e ativo-passivo de estrutura tipo viga cantilever foi realizada. O objetivo desta análise foi quantificar robustez e sensibilidade do controle proposto. Em sequida...

Análise estática e dinâmica de estruturas delgadas de materiais compostos laminados incluindo materiais piezelétricos; Static and dynamic analysis of thin laminated composite structures with piezoelectric materials

Isoldi, Liércio André
Fonte: Universidade Federal do Rio Grande do Sul Publicador: Universidade Federal do Rio Grande do Sul
Tipo: Tese de Doutorado Formato: application/pdf
POR
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607.7849%
Sabe-se que materiais compostos laminados são, hoje em dia, geralmente usados nas indústrias aeronáutica, aeroespacial, naval e outras, principalmente por causa de suas atrativas propriedades se comparadas aos materiais isotrópicos, como alta rigidez/peso, alta resistência, alto amortecimento e boas propriedades relacionadas ao isolamento térmico e acústico, entre outras. Porém, o comportamento de estruturas feitas de materiais compostos pode ser aperfeiçoado através da utilização de materiais inteligentes. Dentre os diferentes tipos comercialmente disponíveis de materiais inteligentes, os materiais piezelétricos são amplamente usados como sensores e atuadores para o monitoramento e controle de estruturas. O efeito piezelétrico direto define que uma deformação mecânica aplicada ao material é convertida em uma carga elétrica. Por outro lado, o efeito piezelétrico inverso define que um potencial elétrico aplicado ao material é convertido em deformação mecânica. Estes efeitos governam a interação eletromecânica nos materiais piezelétricos. O Método dos Elementos Finitos, uma ferramenta amplamente reconhecida e poderosa para a análise de estruturas complexas, é capaz de realizar a integração dos componentes inteligentes e das partes estruturais clássicas. Sendo assim...

Synthesis of thin piezoelectric ALN films in view of sensors and telecom applications = : Síntese de filmes finos de AlN piezoelétrico para aplicações em sensores e dispositivos de alta frequência; Síntese de filmes finos de ALN piezoelétrico para aplicações em sensores e dispositivos de alta frequência

Milena de Albuquerque Moreira
Fonte: Biblioteca Digital da Unicamp Publicador: Biblioteca Digital da Unicamp
Tipo: Tese de Doutorado Formato: application/pdf
Publicado em 24/09/2014 PT
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601.7166%
Os requisitos do mercado consumidor de dispositivos de alta frequência têm sido cada vez mais exigentes nas últimas décadas. Assim, é necessária uma melhoria contínua no desempenho dos dispositivos a fim de atender a estes requisitos. Numa visão macro, alterações no desenho dos dispositivos podem resultar em melhoria de desempenho. Em uma visão micro, as propriedades físicas dos materiais que compõem os dispositivos têm uma forte influência no desempenho final dos mesmos. No caso de dispositivos de alta frequência baseados em materiais piezoelétricos, uma forma natural de melhorar o seu desempenho é através da melhoria das propriedades da camada piezoelétrica. O material piezoelétrico estudado neste trabalho é o Nitreto de Alumínio (AlN), o qual destaca-se entre outros materiais piezoelétricos devido à sua combinação única de propriedades. Esta tese apresenta o resultado de estudos experimentais na síntese de filmes finos de AlN tendo em vista aplicações em altas frequências, microeletrônica e sensores. O principal objetivo desta tese é a melhoria nas propriedades funcionais do AlN para melhor atender aos requisitos das aplicações em questão. Isto é obtido através do controle cuidadoso da estrutura...

Polymeric piezoelectric actuator substrate for osteoblast mechanical stimulation.

Frias, C; Reis, J; Capela e Silva, F; Potes, J; Simões, J; Marques, AT
Fonte: Polymeric piezoelectric actuator substrate for osteoblast mechanical stimulation. Publicador: Polymeric piezoelectric actuator substrate for osteoblast mechanical stimulation.
Tipo: Artigo de Revista Científica
ENG
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586.77574%
Bone mass distribution and structure are dependent on mechanical stress and adaptive response at cellular and tissue levels. Mechanical stimulation of bone induces new bone formation in vivo and increases the metabolic activity and gene expression of osteoblasts in culture. A wide variety of devices have been tested for mechanical stimulation of cells and tissues in vitro. The aim of this work was to experimentally validate the possibility to use piezoelectric materials as a mean of mechanical stimulation of bone cells, by converse piezoelectric effect. To estimate the magnitude and the distribution of strain, finite numerical models were applied and the results were complemented with the optical tests (Electronic Speckle Pattern Interferometric Process). In this work, osteoblasts were grown on the surface of a piezoelectric material, both in static and dynamic conditions at low frequencies, and total protein, cell viability and nitric oxide measurement comparisons are presented.

Bone mechanical stimulation with piezoelectric materials

Reis, J; Frias, C; Capela e Silva, F; Potes, J; Simões, JA; Botelho, MI; Castro, CC; Marques, AT
Fonte: Apple Academic Press and Taylor and Francis (CRC Press) Publicador: Apple Academic Press and Taylor and Francis (CRC Press)
Tipo: Parte de Livro
ENG
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584.32234%
This chapter summarized explores in vivo use of a piezoelectric polymer for bone mechanical stimulation

Effect of parametric uncertainties on the performance of a piezoelectric energy harvesting device

Godoy,Tatiane C. de; Trindade,Marcelo A.
Fonte: Associação Brasileira de Engenharia e Ciências Mecânicas - ABCM Publicador: Associação Brasileira de Engenharia e Ciências Mecânicas - ABCM
Tipo: Artigo de Revista Científica Formato: text/html
Publicado em 01/01/2012 EN
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596.914%
The use of piezoelectric materials for the development of electromechanical devices for the harvesting or scavenging of ambient vibrations has been extensively studied over the last decade. The energy conversion from mechanical (vibratory) to electrical energy is provided by the electromechanical coupling between mechanical strains/stresses and electric charges/voltages in the piezoelectric material. The majority of the studies found in the open literature present a tip-mass cantilever piezoelectric device tuned on the operating frequency. Although recent results show that these devices can be quite effective for harvesting small amounts of electrical energy, little has been published on the robustness of these devices or on the effect of parametric uncertainties on the energy harvested. This work focuses on a cantilever plate with bonded piezoelectric patches and a tip-mass serving as an energy harvesting device. The rectifier and storage electric circuit was replaced by a resistive circuit (R). In addition, an alternative to improve the harvesting performance by adding an inductance in series to the harvesting circuit, thus leading to a resonant circuit (RL), is considered. A coupled finite element model leading to mechanical (displacements) and electrical (charges at electrodes) degrees of freedom is considered. An analysis of the effect of parametric uncertainties of the device on the electric output is performed. Piezoelectric and dielectric constants of the piezoelectric active layers and electric circuit equivalent inductance are considered as stochastic parameters. Mean and confidence intervals of the electric output are evaluated.

Study on the properties of piezoelectric materials and manganese-based oxide perovskites /

Hezareh, Talayeh.
Fonte: Brock University Publicador: Brock University
Tipo: Electronic Thesis or Dissertation
ENG
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594.8703%
Perovskite type piezoelectric and manganese oxide materials have gained a lot of attention in the field of device engineering. Lead zirconium titananium oxide (PbZri.iTiiOa or PZT) is a piezoelectric material widely used as sensors and actuators. Miniaturization of PZTbased devices will not only perfect many existing products, but also opens doors to new applications. Lanthanum manganese oxides Lai-iAiMnOa (A-divalent alkaline earth such as Sr, Ca or Ba) have been intensively studied for their colossal magnetoresistance (CMR) properties that make them applicable in memory cells, magnetic and pressure sensors. In this study, we fabricate PZT and LSMO(LCMO) heterostructures on SrTiOa substrates and investigate their temperature dependency of resistivity and magnetization as a function of the thickness of LSMO(LCMO) layer. The microstructure of the samples is analysed through TEM. In another set of samples, we study the effect of application of an electric field across the PZT layer that acts as an external pressure on the manganite layer. This verifies the correlation of lattice distortion with transport and magnetic properties of the CMR materials.

Micro-macro Modeling of Advanced Materials by Hybrid Finite Element Method

Cao, Changyong
Fonte: Universidade Nacional da Austrália Publicador: Universidade Nacional da Austrália
Tipo: Thesis (PhD); Doctor of Philosophy (PhD)
EN_AU
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587.95305%
Advanced composite materials are increasingly used in a variety of fields due to their desirable properties. The use of these advanced materials in different applications requires a thorough understanding of the effect of their complex microstructures and the effect of the operating environment on the materials. This requires an efficient, robust and powerful tool that is able to predict the behavior of composites under a variety of loading conditions. This research addresses this problem and develops a new convenient numerical method and framework for users to perform such analyses of composites. In this thesis, the hybrid fundamental solution based finite element method (HFS-FEM) is developed and applied to model composite materials across microscale and macroscale and from single field to multi-field. The basic idea and detailed formulations of the HFS-FEM for elasticity and potential problems are first presented. Then this method is extended to solve general three-dimensional (3D) elasticity problems with body forces and to model anisotropic materials encountered in composite analysis. Standard tests for proposed elements are carried out to assess their performance. Further, an efficient numerical homogenization method based on HFS-FEM is applied to predict the macroscopic elasticity properties and thermal conductivity of heterogeneous composites in micromechanical analysis. The effect of material parameters...

Micromechanics-BE solution for properties of piezoelectric materials with defects

Qin, Qing Hua
Fonte: Elsevier Publicador: Elsevier
Tipo: Artigo de Revista Científica
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588.77785%
A micromechanics boundary element (BE) algorithm is developed to predict the overall properties of a piezoelectric material with defects such as cracks or holes. The algorithm is based on micromechanics models and boundary element formulation for piezoele

Effects of electrostatic force on piezoelectric materials under high electric field: Impact on GaN-based nanoscale structures

Rivera, Carlos
Fonte: Universidade Cornell Publicador: Universidade Cornell
Tipo: Artigo de Revista Científica
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594.8703%
The determination of the electromechanical properties of materials for a parallel-plate capacitor structure is affected by the electrostatic force between their electrodes. The corrections induced by this electric-field-induced stress are usually assumed to be linked to the quadratic dependence of the strain on the electric field (electrostriction). Here we show by calculations based on thermodynamic grounds for this simple structure that the effect of the electrostatic force on piezoelectric materials can lead to both quadratic and linear corrections through the combination of the piezoelectric coupling and spontaneous polarization. The case of GaN-based capacitor nanoscale structures is presented taking into account the boundary conditions imposed as well as the effect of geometry. The results in this example point to corrections in the piezoelectric and electrostrictive coefficients higher than 0.3 pmV-1 and 2.6x10-22 m2V-2, respectively.; Comment: 13 pages, 4 figures

Piezoelectric thin-film super-lattices without using piezoelectric materials

Sharma, N. D.; Landis, C. M.; Sharma, P.
Fonte: Universidade Cornell Publicador: Universidade Cornell
Tipo: Artigo de Revista Científica
Publicado em 13/03/2010
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592.54938%
Abstract: In this paper we show that experimentally realizable apparently piezoelectric thin-film super-lattices can be created from non-piezoelectric materials provided an odd-order (e.g. trilayer) stacking sequence is used. The size-dependent mechanism of flexoelectricity, which couples gradients of strain to polarization, allows such a possibility. We present closed-form analytical expressions for the response of various thin-film and super-lattice configurations. We also clarify some of the subtleties that arise in considering interface boundary conditions in the theory of flexoelectricity as well as the relationship of flexoelectricity to the frequently used polarization gradient terms used in modeling ferroelectrics. We find that for certain (optimum) material combinations and length scales, thin film superlattices yielding apparent piezoelectricity close to 75 % of ferroelectric Barium Titanate may be achievable.

Mode III fracture analysis of piezoelectric materials by Trefftz BEM

Qin, Qing Hua
Fonte: Techno-Press Publicador: Techno-Press
Tipo: Artigo de Revista Científica
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695.56766%
Applications of the Trefftz boundary element method (BEM) to anti-plane electroelastic problems are presented in this paper. Both direct and indirect methods with domain decomposition are discussed in details. Each crack is treated as semi-infinite thin slit defined in a subregion, for which a particular solution of the anti-plane problem, satisfying exactly the crack-face condition, is derived. The stress intensity factors defined at each crack tip can be directly computed from the coefficients of the particular solution. The performance of the proposed formulation is assessed by two examples and comparison is made with results obtained by other approaches. The Trefftz boundary element approach is demonstrated to be suitable for the analysis of the anti-plane problem of piezoelectric materials.

Simulation and comparison of electrical response of some piezoelectric materials used in the medical echography

Reyes-Villagrana,R. A.; Contreras-Solorio,D. A.
Fonte: Universidad de La Salle Bajío A. C., Coordinación de Investigación Publicador: Universidad de La Salle Bajío A. C., Coordinación de Investigación
Tipo: Artigo de Revista Científica Formato: text/html
Publicado em 01/01/2014 EN
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600.06844%
The acoustics is interpreted as the science that studies sound waves, vibrations and their interactions with the environment, in both macroscopic and microscopic systems. This paper presents the model of piezoelectric acoustic detector developed with the OrCAD-PSpice program, to determine the maximum voltage amplitude using piezoelectric materials such as Quartz, PZT-5H, PVDF and PSMNZT. Our objective is to determine which of these piezoelectric materials: natural, ceramics, polymers and composites ceramics generates the maximum voltage without adding a stage of signal conditioning. Thus we have a computational tool to predict the voltages applied that yield piezoelectric materials using the technique of transmission, in the absence of the equipment to perform these comparisons. The water is used as a propagation medium and we proposes different thicknesses for simulations. We show the simulation graphs, where the PSMNZT provided a maximum voltage 21.272V with a thickness of 10µm.