冲击载荷作用下PZT-5压电陶瓷的力电特性

雷霆 陈刚 何颖波 李尚昆

雷霆, 陈刚, 何颖波, 李尚昆. 冲击载荷作用下PZT-5压电陶瓷的力电特性[J]. 高压物理学报, 2019, 33(5): 054204. doi: 10.11858/gywlxb.20180708
引用本文: 雷霆, 陈刚, 何颖波, 李尚昆. 冲击载荷作用下PZT-5压电陶瓷的力电特性[J]. 高压物理学报, 2019, 33(5): 054204. doi: 10.11858/gywlxb.20180708
LEI Ting, CHEN Gang, HE Yingbo, LI Shangkun. Dynamic Behavior of PZT-5 Piezoelectric Ceramics under Impact Loading[J]. Chinese Journal of High Pressure Physics, 2019, 33(5): 054204. doi: 10.11858/gywlxb.20180708
Citation: LEI Ting, CHEN Gang, HE Yingbo, LI Shangkun. Dynamic Behavior of PZT-5 Piezoelectric Ceramics under Impact Loading[J]. Chinese Journal of High Pressure Physics, 2019, 33(5): 054204. doi: 10.11858/gywlxb.20180708

冲击载荷作用下PZT-5压电陶瓷的力电特性

doi: 10.11858/gywlxb.20180708
基金项目: 国家自然科学基金(11572299)
详细信息
    作者简介:

    雷 霆(1987-),男,硕士,助理研究员,主要从事冲击动力学研究. E-mail: lting80431@163.com

    通讯作者:

    陈 刚(1971-),男,博士,研究员,主要从事冲击动力学研究. E-mail: chengang@caep.cn

  • 中图分类号: O347.4

Dynamic Behavior of PZT-5 Piezoelectric Ceramics under Impact Loading

  • 摘要: 压电陶瓷是压电冲击传感器的核心元件。采用分离式霍普金森压杆(SHPB)实验技术研究PZT-5压电陶瓷在冲击载荷作用下的力电特性,进行了4~14 m/s不同速度的实验。实验中为保证试件与压杆绝缘,采用了对试件影响较小的表面溅射Al2N3的工艺,溅射厚度为1~3 ${{\text{μ}}{\rm{m}}}$。实验结果表明:在冲击加载过程中,PZT-5压电陶瓷的应变变化表现出黏性性质,其产生的电荷与加载过程中试件的应力、应变均相关;当加载速度超过一定值时,加载过程中压电陶瓷可能产生损伤,不同的损伤程度也影响电荷的产生;PZT-5压电陶瓷的力学和电学性能具有明显的率相关性。

     

  • 图  SHPB实验装置示意图

    Figure  1.  Schematic of SHPB experimental setup

    图  典型的SHPB实验测试数据(加载速度:4.5 m/s)

    Figure  2.  Typical SHPB experimental test data (Loading speed: 4.5 m/s)

    图  典型的应力、应变和电荷的时程曲线(加载速度:4.5 m/s)

    Figure  3.  Typical stress-time, strain-time and charge-time curves (Loading speed: 4.5 m/s)

    图  典型的应力-应变曲线

    Figure  4.  Typical stress-strain curve

    图  电荷随加载速度变化曲线

    Figure  5.  Charge vs. loading speed

    图  典型的电荷-应力曲线

    Figure  6.  Typical charge-stress curves

    图  $\beta $随加载速度变化曲线

    Figure  7.  $\beta $ vs. loading speed

    图  d33随加载速度变化曲线

    Figure  8.  Piezoelectric strain constant d33 vs. loading speed

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出版历程
  • 收稿日期:  2018-12-27
  • 修回日期:  2019-01-10

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