● 摘要
近年来，智能材料结构随着材料科学、计算机技术、信息理论、控制理论等学科的发展已成为国内外最活跃的研究课题之一。压电智能结构是利用压电材料所具有的压电效应，使结构具有传感和驱动的能力。由于压电复合材料力、电特性的可设计性，能够克服单一压电材料脆性易断的缺点，因此在智能材料结构中有着广泛的应用前景。有限元法作为一种广泛应用于工程结构设计、力学分析的工具，将它应用于压电复合材料的性能分析中具有非常重要的意义。本文应用有限元方法，分析了影响压电复合材料综合性能的各种因素和规律。首先推导出压电复合材料的一般有限元公式，为压电复合材料分析建立了理论基础。总结了应用ANSYS软件进行压电复合材料性能分析的一般步骤和注意事项。应用有限元法分析了压电相材料和聚合物基体相材料特性对于压电复合材料综合性能的影响规律，结果表明提高压电相的弹性模量或适当降低其介电常数以及选择低弹性模量的聚合物相材料有助于改善压电复合材料的相关压电性能，进而提高复合材料的综合整体性能。最后本文应用有限元法分析了粘贴层的材料性能和厚度尺寸对压电复合材料性能的影响规律，结果表明采用高剪切弹性模量或者薄厚度的粘贴层材料可以有效提高粘贴层传递应力应变的能力，从而提高压电复合材料的传感或驱动能力。