Резонансні радіальні коливання п’єзокерамічних циліндрів та куль з урахуванням електромеханічних втрат

Назва	Резонансні радіальні коливання п’єзокерамічних циліндрів та куль з урахуванням електромеханічних втрат
Назва англійською	Resonance radial oscillations of a piezoceramic cylinders and spheres taking into account electromechanical losses
Автори	7.8.9
Принадлежність	Інститут механіки ім. С.П. Тимошенка НАН України, Київ, Україна Київський національний університет будівництва і архітектури, Київ, Україна S. P. Tymoshenko Institute of Mechanics of NAS of Ukraine, Kyiv, Ukraine Kyiv National University of Building and Architecture, Kyiv, Ukraine
Бібліографічний опис	Bezverhyi O. Resonance radial oscillations of a piezoceramic cylinders and spheres taking into account electromechanical losses / Oleksandr Bezverhyi, Ludmila Grigoryeva, Sergiy Grigoryev // Вісник ТНТУ, — Т. : ТНТУ, 2016 — Том 81. — № 1. — С. 41-48. — (Механіка та матеріалознавство).
Bibliographic description:	Bezverhyi O., Grigoryeva L., Grigoryev S. (2016) Resonance radial oscillations of a piezoceramic cylinders and spheres taking into account electromechanical losses. Scientific Journal of TNTU (Tern.), vol. 81, no 1, pp. 41-48 [in English].
Дата публікації:	22-Мар-2016
УДК	534-21 537.226.86
Ключові слова	п'єзокерамічні перетворювачі радіально поляризований циліндр та куля вимушені коливання втрати енергії тангенси втрат резонансні частоти piezoceramic transmitters radially polarized cylinder and sphere forced oscillations energy losses tangents of losses resonance frequencies
	Поширено універсальний підхід до розв’язання задач про вимушені товщинні коливанняп’єзокерамічних циліндрів та куль на дослідження амплітудних значень електромеханічного стану в околі резонансних частот із урахуванням механічних, діелектричних, п’єзоелектричних втрат енергії. Розглянуто амплітудні значення переміщень зовнішньої поверхні залежно від частоти навантаження та геометричних розмірів тіл, досліджено амплітудні значення переміщень в околі першого резонансу при різних значеннях тангенсів втрат, побудовано форми коливань на перших трьох резонансах. Hollow piezoceramic radially polarized cylinders and spheres widely used as sound transducers and receivers are considered. The most characteristic run mode of piezoceramic transmitters is resonant mode. In this paper, a universal approach to solving of problems of forced thickness oscillations of piezoceramic cylinders and spheres is expanded on research of amplitude of the electromechanical state with due regard to mechanical, dielectric, piezoelectric energy losses. General equation system of steady oscillation of cylinders and spheres is reduced to Hamiltonian equation system which is solved by superposition of solutions of initial problems. The suggested approach enables to research into oscillation of the transmitters under electrical and mechanical load and arbitrary boundary conditions. For calculation of electromechanical state of transmitters at resonance modes the energy dissipation counts towards by the introduction of complex physical constants with predetermined values of tangents of losses. The oscillations of spheres and cylinders with electrode free outer surfaces under loading by electric potential difference are studied. The amplitude of movement of the outer surface depending on the loading frequency and geometrical dimension of the figures is considered. The amplitude of movement in the neighbourhood of the first resonance at different values of tangents of losses is studied; oscillations forms on the first three resonances are built.
ISSN:	1727-7108
Перелік літератури	1. Карнаухов, В.Г. Нелинейная термомеханика пьезоэлектрических неупругих тел при моногармоническом нагружении [Текст] / Карнаухов В.Г., Михайленко В.В. – Житомир: ЖГТУ, 2005. – 428 с. 2. Мэзон, У. Пьезоэлектрические кристаллы и их применения в ультраакустике [Текст] / Мэзон У. – М.: Изд-во иностр. лит., 1952. – 448 с. 3. Партон, В.З. Электромагнитоупругость пьезоэлектрических и электропроводных тел [Текст] / Партон В.З., Кудрявцев Б.А. – М.: Наука, 1988. – 472 с. 4. Шульга, Н.А. Колебания пьезокерамических тел [Текст] / Шульга Н.А., Болкисев А.М. – К.: Наукова думка, 1990. – 228 с. 5. Шульга, М.О. Резонансні електромеханічні коливання п’єзоелектричних пластин [Текст] / Шульга М.О., Карлаш В.Л. – К.: Наукова думка, 2007. – 186 с. 6. Shul'ga N.A. Comparative Analysis of the Electroelastic Thickness Vibrations of Layers with Curved Boundaries / Shul'ga N.A., Grigor'eva L.O. // Int. Appl. Mech. – 2011. – 47, N 2. – P. 177 – 185. 7. Shulga M.O. Electromechanical unstationary thickness vibrations of piezoceramic transformers at electric excitation / Shulga M.O., Grigoryeva L.O. // Mechanical Vibrations: Types, Testing and Analysis. − Nova Science Publishers, New York. − 2011. − Р. 179 – 204. 8. J. Yu. Wave propagation in non-homogeneous magneto-electro-elastic hollow cylinders / J. Yu, Q. Ma, Sh. Su. // Ultrasonics. – Volume 48, Issue 8, December 2008, Pages 664 – 677. 9. V. Chiroiu. On the free vibrations of a piezoceramic hollow sphere / V. Chiroiu, L. Munteanu // Mechanics Research Communications. Volume 34, Issue 2, March 2007, Pages 123 – 129. 10. Болкисев, А.М. Диссипация энергии при гармоническом нагружении вязкоупругого пьезокерамического материала [Текст] / А.М. Болкисев // Прикл. механика. – 1987. – Т. 23, № 3. – С. 48 – 53. 11. Карлаш, В.Л. Ще раз про втрати енергії в п’єзокерамічних резонаторах [Текст] / В.Л. Карлаш // Акуст. вісник. – 2015. – Т. 17, № 1. – С. 34 – 47. 12. S. Sherrit. Non-iterative Evaluation of the Real and Imaginary Material Constants of Piezoelectric Resonators / S. Sherrit, H.D. Wiederick, B.K. Mukherjee // Ferroelectric, 1992, Vol. 134, pp. 111 – 119. 13. Uchino K. Loss Determination Metodology for a Piezoelectrical Theory and Experimental Proposals / Uchino K., Zhuang Y., O. Ural S. // J. of Advanced Dielectrics. Vol. 1, No. 1. – 2011. – P. 17 – 31.
References:	1. Karnauxov V.G. Nelinejnaya termomexanika p'ezoe'lektricheskix neuprugix tel pri monogarmonicheskom nagruzhenii / Karnauxov V.G., Mixajlenko V.V. – Zhitomir: ZhGTU, 2005. – 428 s. 2. Mason, W. Piezoelectric crystals and their applications to ultrasonics. – Van Nostrand, New York. – 1950. – 448 с. 3. Parton V.Z. E'lektromagnitouprugost' p'ezoe'lektricheskix i e'lektroprovodnyx tel / Parton V.Z., Kudryavcev B.A. – M.: Nauka, 1988. – 472 s. 4. Shul'ga N.A. Kolebaniya p'ezokeramicheskix tel / Shul'ga N.A., Bolkisev A.M. – K.: Naukova dumka, 1990. – 228 s. 5. Shul'ha M.O. Rezonansni elektromekhanichni kolyvannya p’yezoelektrychnykh plastyn / Shul'ha M.O., Karlash V.L. – K.: Naukova dumka, 2007. – 186 s. 6. Shul'ga N.A. Comparative Analysis of the Electroelastic Thickness Vibrations of Layers with Curved Boundaries / Shul'ga N.A., Grigor'eva L.O. // Int. Appl. Mech. – 2011. – 47, N 2. – P. 177 – 185. 7. Shulga M.O. Electromechanical unstationary thickness vibrations of piezoceramic transformers at electric excitation / Shulga M.O., Grigoryeva L.O. // Mechanical Vibrations: Types, Testing and Analysis. − Nova Science Publishers, New York. − 2011. − Р. 179 – 204. 8. J. Yu. Wave propagation in non-homogeneous magneto-electro-elastic hollow cylinders / J. Yu, Q. Ma, Sh. Su. // Ultrasonics. – Volume 48, Issue 8, December 2008, Pages 664 – 677. 9. V. Chiroiu. On the free vibrations of a piezoceramic hollow sphere / V. Chiroiu, L. Munteanu // Mechanics Research Communications. Volume 34, Issue 2, March 2007, Pages 123 – 129. 10. Bolkisev A.M. Dissipaciya e'nergii pri garmonicheskom nagruzhenii vyazkouprugogo p'ezokeramicheskogo materiala / Prikl. mexanika. – 1987. – 23, № 3. – S. 48 – 53. 11. Karlash V.L. Shche raz pro vtraty enerhiyi v p"yezokeramichnykh rezonatorakh // Akust. visnyk. – 2015. –T. 17, № 1. – S. 34 – 47. 12. S. Sherrit. Non-iterative Evaluation of the Real and Imaginary Material Constants of Piezoelectric Resonators / S. Sherrit, H.D. Wiederick, B.K. Mukherjee // Ferroelectric, 1992, Vol. 134, pp. 111 – 119. 13. Uchino K. Loss Determination Metodology for a Piezoelectrical Theory and Experimental Proposals / Uchino K., Zhuang Y., O. Ural S. // J. of Advanced Dielectrics. Vol. 1, No. 1. – 2011. – P. 17 – 31.
Завантажити