電場強度因子

在鐵電致動器中,為在給定電壓下得到最大的致動應變,常採用多層構型。多層共燒鐵電致動器構型中大量存在內電極,其效果相當於導電裂紋(Yang 與Suo,1994)。若當內電極引發鄰近的鐵電材料出現缺路時,或當鐵電材料內部出現缺陷時,其效果相當於絕緣裂紋。當線性介電材料的裂紋狀缺陷內部為導電時,就會在平行於缺陷的電場載入時產生缺陷頂端的電場集中,電力線垂直相交於導電裂紋;當線性介電材料的裂紋狀缺陷內部為絕緣時,就會在垂直於缺陷的電場載入時產生缺陷頂端的電場集中,在缺陷附近的電力線平行於絕緣裂紋。若鐵電材料中出現上述電場集中,則應變場與電場的耦合將造成缺陷處的應變集中,對要求較大致動應變的機敏結構尤為如此。該局部應變受到周圍材料的約束,導致足夠高的應力來驅動裂紋擴展。

由於公式式的非線性特徵,可在小範圍非線性的假設下,分2 個層次來探討缺陷附近的電場結構:
(1) 在遠場層次,可採用非線性區外的D~E關係(即Di=εEi)來求得缺陷處的電場氛圍和控制參量;
(2) 在近場層次,可在電場氛圍下,運用非線性的D~E關係來探討缺陷處的詳細電場結構。

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