Modeling and identification of non-linear effects of piezoceramic actuators subjected to weak electric fields

• Applicant: Professor Dr. Peter Hagedorn
• Subject Area: Mechanics
• Term: from 2001 to 2005
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 5280281

Vor kurzem wurden bei der Optimierung piezoelektrischer Biegeaktoren experimentell Nichtlinearitäten im piezoelektrischen Verhalten von bestimmten Keramiken gefunden, wie sie im "Kleinsignalbereich" bisher in der Literatur nicht beschrieben wurden. Sie sind in erster Näherung konservativ, d.h. nicht mit Verlusten verbunden, und scheinen besonders dann eine Rolle zu spielen, wenn die Dehnungen nicht mehr sehr klein sind. Dies ist z.B. bei piezoelektrischen Aktoren, die zur Energiewandlung eingesetzt werden, etwa bei piezoelektrischen Motoren, der Fall. Dort können sie für technische Anwendungen von erheblicher Bedeutung sein. In dem geplanten Forschungsvorhaben sollen diese Nichtlinearitäten an Hand verschiedener Versuche genauer bestimmt und entsprechende Terme in den konstitutiven Gleichungen identifiziert werden. Dabei werden die konstitutiven Gleichungen, wie von MAUGIN vorgeschlagen, über die elektromechanische Enthalpie formuliert. Die Identifikation erfolgt über den Vergleich zwischen Messungen an verschiedenen Aktoren und Simulation von Systemen nichtlinearer gewöhnlicher Differentialgleichungen, die sich mittels RITZ-GALERKIN-Verfahren aus den kontinuierlichen Modellen für die Aktoren ergeben.

• DFG Programme: Research Grants
• Participating Person: Professor Dr.-Ing. Utz von Wagner