赵国旗， 韩伟， 骆英

(江苏大学机械工业机械结构损伤检测评估技术重点实验室，江苏镇江212013)

摘要: 叉指式压电纤维复合材料(Interdigitated Electrodes Piezoelectric Fiber Composites，IDEPFC)利用纤维形的压电相和叉指形电极相互作用，提高了复合材料的韧性，因其特有的压电正交异性驱动性能，在智能材料与结构中有着广泛的应用前景。基于COMSOL Multiphysics 仿真计算平台，采用有限元分析方法，计算了1- 3 型压电陶瓷纤维复合材料中关键的叉指式电极(IDE)几何尺寸与压电陶瓷纤维基体的度之间的关系对IDEPFC 驱动性能的影响规律，分析了压电陶瓷纤维直径、分支电极宽度与电极间隙对叉指式压电纤维复合材料驱动应变的变化影响趋势。结果表明：当电极宽度等于基体厚度的一半时，可得到最优的正交异性驱动性能；采用直径越小的压电陶瓷纤维，从而减少基体厚度，有助于提高IDEPFC 的驱动灵敏度；减小电极间隙可以降低驱动电压，当电极间隙与基体厚度的比值大于4 时，可以获得最大的驱动应变。研究成果为叉指式压电纤维复合材料的优化设计提供了理论指导。

关键词: 有限元分析；1- 3 型压电纤维复合材料；叉指式电极；性能