Piezoelectric fields built in I $n_{x}$G $a_1$$_{-x}$N/GaN (x=0.06∼0.1) quantum wells (QWs) have been estimated by comparing the transition energies, both calculated and measured by photoluminescence (PL). The calculation was numerically carried out with a rectangular QW model, where the effective bandgap considering a bowing facto, energy levels quantized for the lowest lying electrons and heavy holes (1e-lhh), and biaxial compressive strain were included except for the piezoelectric fields. The calculated values were observed to be larger (9∼15 meV) than the measured values by PL, which was considered to be caused by the piezoelectric fields built in InGaN/GaN QW interface. In addition, we observed the energy shift by measuring the EPDPL (excitation power-dependent PL), which was compared with the energy difference caused by the piezoelectric fields.
면외평면전단하중과 면내전기하중을 받는 직교이방성 압전재료에서 전기투과형 전파균열장을 해석하였다. 압전재료에서 전파하는 균열의 운동방정식이 유도되었으며 근접해법을 통하여 응력장과 변위장의 해를 얻었다. 압전상수 및 유전율 등이 균열선단의 응력장과 변위장에 미치는 영향을 명확히 나타내었다. 본 연구에서 유도된 응력장과 변위장을 사용하여 압전재료에서 전파하는 균열선단부근의 응력과 변위의 특성에 대하여 논의하였다.
We consider the problem of determining the singular stresses and electric fields in a piezoelectric ceramic strip containing a Griffith crack under in-plane normal loading within the framework of linear piezoelectricity. The potential theory method and Fourier transforms are used to reduce the problem to the solution of dual integral equations, which are then expressed to a Fredholm integral equation of the second kind. Numerical values on the field intensity factors are obtained, and the influences of the electric fields for PZT-6B piezoelectric ceramic are discussed.
In this paper, a comprehensive review of nanostructures that exhibit piezoelectric behavior on all mechanical, buckling, vibrational, thermal and electrical properties is presented. It is firstly explained vast application of materials with their piezoelectric property and also introduction of other properties. Initially, more application of material which have piezoelectric property is introduced. Zinc oxide (ZnO), boron nitride (BN) and gallium nitride (GaN) respectively, are more application of piezoelectric materials. The nonlocal elasticity theory and piezoelectric constitutive relations are demonstrated to evaluate problems and analyses. Three different approaches consisting of atomistic modeling, continuum modeling and nano-scale continuum modeling in the investigation atomistic simulation of piezoelectric nanostructures are explained. Focusing on piezoelectric behavior, investigation of analyses is performed on fields of surface and small scale effects, buckling, vibration and wave propagation. Different investigations are available in literature focusing on the synthesis, applications and mechanical behaviors of piezoelectric nanostructures. In the study of vibration behavior, researches are studied on fields of linear and nonlinear, longitudinal and transverse, free and forced vibrations. This paper is intended to provide an introduction of the development of the piezoelectric nanostructures. The key issue is a very good understanding of mechanical and electrical behaviors and characteristics of piezoelectric structures to employ in electromechanical systems.
The coupled finite/boundary element method is used in numerical analysis for acoustic radiation from the vibration of rectangular composite plate which is simply supported. This analysis is validated using the Wallace equation for an isotropic plate. Active control of sound fields has been tarried out using 3 pairs of piezoelectric sensor/actuator and a pair of viscoelastic material by Passive constrained layer damping treatment. The results show that the optimal placement of piezoelectric sensor/actuator and VE patch is required to control the sound fields from a vibrating composite plate.
Finite element analyses are carried out to understand the piezoelectric behaviors of ZnO nanowires. Three different types of ZnO nanowires, with aspect ratios of 1:2. 1:31, and 1:57, are analyzed for uniaxial compression, pure bending, and buckling. Under the uniaxial compression with a strain of $1.0{\times}10^{-4}$ as the reference state, it is predicted that all three types of nanowires develop the same magnitude of the piezoelectric fields, which suggests that longer nanowires exhibit higher piezoelectric potential. However, this prediction is not in agreement with the experimental results previously reported in the literature. Such discrepancy is understood when the piezoelectric behaviors under bending and buckling are considered. When only the strain field due to bending is present in bending or buckling, the antisymmetric nature of the through-thickness stain distribution indicates that two piezoelectric fields, the same in magnitude and opposite in sign, develop along the thickness direction, which cancels each other out, resulting in a zero net piezoelectric field. Once additional strain contribution due to axial deformation is superposed on the bending, such field cancelling is compensated for due to the axial component of the piezoelectric field. Such numerical predictions seem to explain the reported experimental results while providing a guideline for the design of nanowire-based piezoelectric devices.
The actuating performance test of plate-type piezoelectric composite actuators having different lay-up sequences was experimentally carried out at simply supported and fixed-free boundary conditions. The actuating displacement of manufactured plate-type piezoelectric composite actuator (PCA) was measured using a non-contact laser displacement measurement system. Our results revealed that the actuating displacement with increasing applied electric field at a drive frequency of 1Hz increased non-linearly at the simply supported boundary condition whereas it almost linearly increased at the fixed-free boundary condition. On the other hand, the actuating displacement of piezoelectric composite actuator depended on the applied electric field in a drive frequency range from 1Hz to 10Hz, but its behavior was different in higher drive frequencies beyond 15Hz due to the occurrence of resonance. On the basis of the above experimental results, the bending characteristics of PCAs revealed different behavior depending on applied electric fields, drive frequencies as well as boundary conditions. Therefore, by investigating drive frequencies together with applied electric fields, actuating performance can be easily controlled and PCAs which were fabricated for this study will be sufficiently applied to pumping devices.
The coupled finite/boundary element method is used in numerical analysis for acoustic radiation from the vibration of rectangular composite plate which is simply supported. This analysis is validated using the Wallace equation for an isotropic plate. Active control of sound fields has been carried out using 3 pairs of piezoelectric sensor/actuator and a pair of viscoelastic material by passive constrained layer damping treatment. The results show that the optimal placement of piezoelectric sensor/actuator and VE patch is required to control the sound fields from a vibrating composite plate.
We consider the problem of determining the singular stresses and electric fields in a piezoelectric ceramic strip containing a Griffith eccentric crack off the center line under anti-plane shear loading with the theory of linear piezoelectricity. Fourier transforms are used to reduce the problem to the solution of two pairs of dual integral equations, which are then expressed to a Fredholm integral equation of the second kind. Numerical values on the stress intensity factor and the energy release rate are obtained, and the influences of the electric fields for piezoelectric ceramics are discussed.
The present paper explores nonlinear dynamical properties of piezo-magnetic beams based on a nonlocal refined higher-order beam formulation and piezoelectric phase effect. The piezoelectric phase increment may lead to improved vibrational behaviors for the smart beams subjected to magnetic fields and external harmonic excitation. Nonlinear governing equations of a nonlocal intelligent beam have been achieved based upon the refined beam model and a numerical provided has been introduced to calculate nonlinear vibrational curves. The present study indicates that variation in the volume fraction of piezoelectric ingredient has a substantial impact on vibrational behaviors of intelligent nanobeam under electrical and magnetic fields. Also, it can be seen that nonlinear free/forced vibrational behaviors of intelligent nanobeam have dependency on the magnitudes of induced electrical voltages, magnetic potential, stiffening elastic substrate and shear deformation.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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