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Importance of Three-Dimensional piezoelectric coupling Modeling in Quantitative Analysis of piezoelectric Actuators

Computer Modeling in Engineering & Sciences 2023年第8期136卷 1187-1206页

作者： Daisuke Ishihara Prakasha Chigahalli Ramegowda Shoichi Aikawa Naoki Iwamaru Department of Intelligent and Control Systems Kyushu Institute of TechnologyIizukaFukuoka820-8502Japan Institute of Microelectronics Agency for ScienceTechnology and ResearchInnovis Tower138634Singapore

This paper demonstrates the importance of three-dimensional(3-D)piezoelectric coupling in the electromechanical behavior of piezoelectric devices using three-dimensional finite element analyses based on weak and strong coupling models for a thin cantilevered piezoelectric bimorph *** is found that there is a significant difference between the strong and weak coupling solutions given by coupling direct and inverse piezoelectric effects(i.e.,piezoelectric coupling effect).In addition,there is significant longitudinal bending caused by the constraint of the inverse piezoelectric effect in the width direction at the fixed end(i.e.,3-D effect).Hence,modeling of these effects or 3-D piezoelectric coupling modeling is an electromechanical basis for the piezoelectric devices,which contributes to the accurate prediction of their behavior.

关键词： piezoelectric coupling effect piezoelectric bimorph actuator weak coupling strong coupling three-dimensional finite element analysis

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