跳到主要內容

臺灣博碩士論文加值系統

(3.235.174.99) 您好!臺灣時間:2021/07/24 20:26
字體大小: 字級放大   字級縮小   預設字形  
回查詢結果 :::

詳目顯示

: 
twitterline
研究生:陳裕楷
研究生(外文):Yu-Kai Chen
論文名稱:環形壓電片分析與實作研究
論文名稱(外文):The analytical and experimental studies of a circular multi-layered annular piezoelectric actuator
指導教授:林依恩
指導教授(外文):I-En Lin
學位類別:碩士
校院名稱:國立虎尾科技大學
系所名稱:機械與機電工程研究所
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2009
畢業學年度:97
語文別:中文
論文頁數:56
中文關鍵詞:環形壓電片有限元素分析
外文關鍵詞:piezoelectricfinite element
相關次數:
  • 被引用被引用:0
  • 點閱點閱:409
  • 評分評分:
  • 下載下載:3
  • 收藏至我的研究室書目清單書目收藏:0
本文藉由層合板理論對環形多層壓電薄膜提出一個理論模型,並使用有限元素分析軟體MSC.Marc做分析模擬。理論解與模擬結果之間的誤差小於1%,進一步探討電壓、外部壓力以及各層厚度對振幅的影響,並設計一個實驗與模擬相互驗證,亦可得到吻合的結果。最後討論將邊界改為由彈簧支撐,分析結果可以發現,改為彈簧結構會使噴孔片位移明顯增加。藉由模擬結果,可做為環形壓電噴霧器在設計上的參考。
Piezoelectric materials have been used in many Micro-Electro-Mechanical Systems (MEMS) for actuation, particularly in micropumps. Of several configurations used in micropumps, the circular disk is the most popular. In many cases, the unimorphs consisting of a piezoelectric layer sandwiched between two metallic electrodes and passive layers of various materials are used. This configuration has a predominant d31 piezoelectric coefficient and therefore excitation in the transverse direction between the two electrodes produces a strain in the radial direction. The d31 piezoelectric coefficient results in deflection of the disk if the circular edges are clamped. This deflection is used to generate the pumping action in the MEMS style micropumps, or provides the kinematic mechanism in inkjet module. The circular annular piezoelectric actuator is particularly used in the fluid droplet ejector or oxygen bubble generator since the nano-scale nozzle plate can be integrated in the orifice region. This thesis presents closed form analytical expressions for static deflections of a circular annular piezoelectric actuator with multiple material layers in terms of the applied voltage and pressure loadings, the actuator geometry and the material properties. The expressions are validated both numerically via finite element analysis and experimentally deflection measurements. The influences of packaging geometries and residual stresses possibly resultant from fabrication on the transverse deflection are investigated in this work.
摘要 .................................i
ABSTRACT .................................ii
致謝 .................................iii
目錄 .................................iv
圖目錄 .................................vii
表目錄 .................................x
第一章、壓電片之一般理論與應用 ......1
1.1 前言 ..................................1
1.2文獻回顧 .........................2
1.3 研究目的 .........................5
1.4 研究流程 .........................6
第二章、環形壓電片之理論分析 .......7
第三章、模擬結果與討論 ................16
3.1 有限元素與理論驗證 ................17
3.2 外部壓力與電壓大小對最大位移量之影響 ...18
3.2-1 電壓大小對位移量之影響 ............18
3.2-2 外部壓力之影響 .....................18
3.2-3 壓電片作動時外部壓力之影響 ............19
3.3幾何對最大位移量之影響 ......................19
3.3-1環形壓電片其內孔孔徑大小影響 .............19
3.3-2 全圓壓電片與環型金屬片對位移量之影響 ....19
3.4各層厚度之影響 ................................19
3.5 殘留應力之影響 ................................21
3.5-1 金屬片有殘留應力 .......................21
3.5-2 壓電片有殘留應力 .......................22
第四章、實驗驗證 ................................34
4.1實驗架構 ................................34
4.2 實驗設置 ................................34
4.3 結果與討論 ................................35
第五章、新型封裝之探討 .......................39
5.1 薄膜所產生的影響 .......................39
5.1-1薄膜尺寸與最大位移量之影響 ..............39
5.1-2薄膜厚度對位移的影響 .......................39
5.1-3薄膜楊氏係數對位移的影響 ..............40
5.2 改變邊界條件 ................................40
5.2-1線徑對位移量之影響 .......................41
5.2-2彈簧半徑與最大位移之關係 ..............41
5.2-3不同模型下相異邊界的影響 ..............41
第六章、結果與討論 ................................50
參考文獻 .........................................52
[1]鄭江河、蘇玉如,壓電式氣泡產生裝置,M313017,2006,Dec 15.
[2]Martha, A. Truning, Charles C. Haluzak, Steve Leith, Flextensional, Transducer and method of forming flextensional transducer, US Patent 2004/0140732, Jul 22, 2004
[3]方昱仁, 單體單噴孔壓電致動式噴液裝置之設計與製造,國立台灣大學機械工程研究所碩士論文,2002
[4]葉學偉,二為陣列壓電噴墨頭之特性探討,大葉大學機電自動化研究所碩士論文,2008
[5]劉長庚、周兆英、王曉浩、葉雄英,壓電驅動微型噴霧器的研究,Piezoelectrics and Acoustooptics,Vol.23 No4 ,2001 Aug.
[6]張益彰,運用微視流技術觀測調變驅動脈衝與不同工作流體下之壓電噴墨液滴演化特性,國立清華大學動力機械工程系碩士論文,2005
[7]黃昌彥,壓電式噴孔片之液滴噴出行為之研究,國立交通大學機械工程系碩士論文,2008
[8]王國輝、周兆英、袁松梅、劉長庚,壓電驅動微噴霧粒特性的理論與實驗分析,儀器儀表學報,2002
[9]Qin Liu,Charles C.Haluzak,Lawrence R. Plotkin,Kenneth E. Trueba,Fuel cell with fuel droplet fuel supply, US Patent 2003/0143444 , Jul 31, 2003
[10]陳國本,單一壓電材料楔形結構之應力奇異性研究,國立成功大學機械工程學系碩士論文,2002
[11]張致瑋,靜電式微共振器空氣薄膜組尼效應之研究,國立中山大學機械與機電工程研究所碩士論文,2005
[12]李育仁 ,壓電樑自然頻率值用於壓電材料參數之擷取,國立中山大學機械與機電工程研究所碩士論文,2004
[13]楊志仁,壓電驅動機構設計與分析,國立屏東科技大學機械工程系碩士論文,2003
[14]蕭騰蛟,壓電懸臂樑之有限單元建模與實驗驗證,中原大學機械工程學系碩士論文,2004
[15]Y. Kagawa , T. Tsuchiya and T. Kataoka , T. Yamabuchi ,T. Furukawa , Finite element simulation of dynamic responses of piezoelectric actuators, Journal of Sound and Vibration 191(4), 519-538,1996
[16]Der Ho Wu, Wen Tung Chien, Chih Jen Yang, Yu Tang Yen, Coupled-field analysis of piezoelectric beam actuator using FEM, Sensors and Actuators A 118 , 171–176 , 2005.
[17]Li-ning Sun, Pin-kuan Liu, Tao Liu, Shan-qiang Wu,Finite Element Analyses and Experiment on Piezoelectric Bimorph Actuator,Piezoelectrics & Acoustooptics,2003
[18]Liwei Li, Rong Zhu, Zhaoying Zhou, Jianxing Ren, Coupled Analysis on the Piezoelectric-Elastic Micro Actuator, Micronanoelectronic Technology V0l.45 No.9,2008
[19]Deshpande Mandar, Saggere Laxman, An analytical model and working equations for static deflections of a circular multi-layered diaphragm-type piezoelectric actuator, Sensors and Actuators A 136 (2007) 673–689
[20]S. Timosfenko, S. Woinowsky-Krieger,Theory of Plates and shells,1959
[21]Robert M.Jones,Mechanics of Compostite Materials,1975
[22Sheldon Imaoka, Conversion of Piezoelectric Material Data,1999
QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
第一頁 上一頁 下一頁 最後一頁 top
無相關期刊