压电智能结构接触响应的数值模拟(2)
压电材料可以实现载荷与电信号之间的转换，如在压电材料上面施加一个载荷，在压电材料的两端就会产生感应电压，如果在压电材料两端施加电压，也就是说压电材料的两端产生电位差，这样在压电材料上面就会产生一个力，就像在物理学中的电磁之间的转化一样，压电材料就是一个转化的媒介，可以实现电信号与力的转换，这就是压电材料的特性。如果在压电材料表面施加一个高速震动的载荷，那么就会在两端产生高频的交流电，利用压电材料的这些特性可实现机械振动(声波)和交流电的互相转换。由于压电材料的这些特性，所以压电材料被广泛的应用于生活中，在生活中有很多需要电信号和力信号之间的相互转化，在这些转化中，压电材料就会扮演一个非常重要的角色，实际生活中的例子有打火机，煤气灶等等，通过人工施加一个力，由压电材料转化成电信号，从而可以产生明火。
压电材料可以通过机械上面的变形来产生一个电场，也可以通过电场来进行机械变形，这种特性是非常具有应用价值的，比如航天器，卫星，高速飞机等领域都有应用，我们知道人们的操作都是用手脚进行，所以人们传递出来的信号大部分都是力的信号，而在机器内部，如今电子元件占据了很大的一部分，所以基本都是电磁信号。那么在把人们的力信号传递给机器的过程中，就需要压电材料的帮助。在1949 年，日本研究利用它的压电性设计鱼群探测器。PZT 陶瓷，是压电陶瓷材料中用得最多最广的一种，PZT 的机电耦合系数高，温度稳定性好，并且有较高的居里温度（300℃）。PZT 陶瓷的出现，是压电陶瓷发展史上新的里程碑，其大大提高了压电陶瓷的性能并扩大了其应用范围[1]。
也有很多学者对相关材料进行了研究，就显示混合金属能有效的提高性能一样，科学家们发现很多混合材料的压电陶瓷能在工程实际中有着更好的表现，例如铁和压电陶瓷的混合，不过这方面的研究还是处于起步阶段，对于混合的压电陶瓷材料的相关性能还有待于进一步的验证和探索。对一些化合物的深入研究表明，改变掺杂元素的方法，不可能大幅度改进和提高材料的性能，于是人们采用不均质的陶瓷材料和精确控制材料的多相性来改进单相材料的某些性能[2]。
当前，压电复合材料有两个发展趋势：其一是开发连接类型压电复合材料。将压电复合材料分成10 种连接类型。为了实际应用和器件的小型化，一些混合连接类型和新连接类型的复合材料被开发出来；其二是改进成型工艺。成型工艺直接影响压电复合材料的性能，所以探测新工艺是压电复合材料研究的一个重要方面。脱模法、注模成型法、遗留法、层压法、纤文编制法、共挤法等可以获得精度在50-100μm 甚至20μm 左右的精细结构，为生产更精密的压电复合材料提供了可能[2]。
现在压电材料的应用非常的广泛，在我们生活中，随处可以见到压电材料的存在，我们每天的生活都离不开压电材料，香烟，电子表，热水器，煤气灶。银行，商店，等等都需要用到压电材料，压电器件不仅仅在我们的生活中被广泛使用，同时在军事上也获得了大量的应用，雷达，军用通讯，导航等等也是应用到了压电材料。同时在医学上也有着应用，比如结构缺陷的识别，免疫检测，人工器官等等。在高新产业中，比如卫星广播，生物，航空航天等领域也有着重要的作用，在开发更新一代的航天器中，科学家也是在压电材料方面投入了越来越多的注意力。
载荷在接触到压电材料时候的情况，是一个很重要的问题，我们只有弄清楚接触时候的一些情况，才能更好的分析压电材料在传导方面的作用和功效，所以压电材料之间的接触问题是解决相关传导问题的关键，在这方面，传统的弹性理论并不能很好的进行分析，计算过程繁琐并且复杂，现在的解决方法基本应用到的是赫兹接触理论，但是只是在理论上有相关的计算。并没有在实际问题中进行解决，所以我利用Ansys这一款国际通用的大型有限元运算软件，对赫兹接触问题进行分析，以两个平行的圆柱体为模型，进行相关的分析。