donstuAdvanced Engineering Research (Rostov-on-Don)Advanced Engineering Research (Rostov-on-Don)2687-1653Don State Technical Universitydonstu-746Research ArticlePHYSICAL AND MATHEMATICAL SCIENCESФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКИЕ НАУКИON POLARIZATION AND IDENTIFICATION OF POROUS PIEZOCERAMICS EFFECTIVE CHARACTERISTICSО поляризации и определении эффективных характеристик пористой пьезокерамикиВернигораГалина ДмитриевнаVernigoraGalina D.panti2003@list.ruЛупейкоТимофей ГригорьевичLupeikoTimofey G.lupeiko@chimfak.rsu.ruСкалиухАлександр СергеевичSkaliukhAlexander S.skaliukh@math.rsu.ruСоловьевАркадий НиколаевичSolovyevArkady N.soloviev@math.rsu.ruДонской государственный технический университетРоссияDon State Technical University.Russian FederationЮжный федеральный университетРоссияSouthern Federal University.Russian FederationЮжный федеральный университет.РоссияSouthern Federal University.Russian FederationДонской государственный технический университет.РоссияDon State Technical University.Russian Federation201130122011114462469Copyright © Vernigora G.D., Lupeiko T.G., Skaliukh A.S., Solovyev A.N., 20112011Вернигора Г.Д., Лупейко Т.Г., Скалиух А.С., Соловьев А.Н.Vernigora G.D., Lupeiko T.G., Skaliukh A.S., Solovyev A.N.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.vestnik-donstu.ru/jour/article/view/746

Features of the porous ceramics polarization based on the previously developed theory are described. The numerical study of the field remanent polarization depending on the porosity percentage in ACELAN finite element package is presented. The research results are used to model the problem of determining the piezoelectric coefficients d31 and d33. The derived values go with their known experimental behavior.

Рассмотрены особенности поляризации пористой керамики на основе разработанной ранее теории. Проведены численные исследования поля остаточной поляризации в зависимости от процента пористости в конечно-элементном пакете ACELAN. Результаты исследований использованы в модельной задаче определения пьезомодулей d31 и d33, полученные значения которых согласуются с их известным экспериментальным поведением.

поляризацияпористая керамикаМКЭэффективные свойства пьезокомпозита.polarizationporous ceramicsFEMeffective properties of piezocomposite.ReferencesGetman I. Theoretical and experimental investigation of the porous PZT ceramics / I. Getman, S. Lopatin // Ferroelectrics. – 1996. – Vol. 186. – P. 301–304.Getman I. Theoretical and experimental investigation of the porous PZT ceramics / I. Getman, S. Lopatin // Ferroelectrics. – 1996. – Vol. 186. – P. 301–304.Наседкин А.В. К расчету эффективных модулей пористой пьезокерамики / А.В. Наседкин // Теоретическая и прикладная механика. – 2003. – Вып. 37. – С. 47–51.Nasedkin A.V. K raschetu effektivnyh modulei poristoi p'ezokeramiki / A.V. Nasedkin // Teoreticheskaya i prikladnaya mehanika. – 2003. – Vyp. 37. – S. 47–51. – In Russian.Different approaches to finite element modelling of effective moduli of porous piezoceramics with 3-3 (3-0) connectivity / A. Nasedkin [et al.] // Proc. 2005 IEEE Ultrason: symp. – Rotterdam, Sept. 18–21, 2005. – P. 1648–1651.Different approaches to finite element modelling of effective moduli of porous piezoceramics with 3-3 (3-0) connectivity / A. Nasedkin [et al.] // Proc. 2005 IEEE Ultrason: symp. – Rotterdam, Sept. 18–21, 2005. – P. 1648–1651.Soloviev A.N. Identification of effective properties of the piezocomposites on the base of FEM modeling with ACELAN / A.N. Soloviev, G.D. Vernigora; еd. I.A. Parinov // Piezoceramic materials and devices. – New York : NOVA Publishers, 2010. – P. 217–240.Soloviev A.N. Identification of effective properties of the piezocomposites on the base of FEM modeling with ACELAN / A.N. Soloviev, G.D. Vernigora; ed. I.A. Parinov // Piezoceramic materials and devices. – New York : NOVA Publishers, 2010. – P. 217–240.Белоконь А.В. Математическое моделирование необратимых процессов поляризации / А.В. Белоконь, А.С. Скалиух. – М.: ФИЗМАТЛИТ, 2010. – 328 с.Belokon' A.V. Matematicheskoe modelirovanie neobratimyh processov polyarizacii / A.V. Belokon', A.S. Skaliuh. – M.: FIZMATLIT, 2010. – 328 s. – In Russian.Landis C.M. Fully coupled, multi-axial, symmetric constitutive laws for polycrystalline ferroelectric ceramics / C.M. Landis // Journal of the Mechanics and Physics of Solids. – 2002. – № 50. – P. 127–152.Landis C.M. Fully coupled, multi-axial, symmetric constitutive laws for polycrystalline ferroelectric ceramics / C.M. Landis // Journal of the Mechanics and Physics of Solids. – 2002. – № 50. – P. 127–152.Фесенко Е.Г. Поляризация керамики / Е.Г. Фесенко. – Ростов н/Д: Изд-во РГУ, 1968. – 136 с.Fesenko E.G. Polyarizaciya keramiki / E.G. Fesenko. – Rostov n/D: Izd-vo RGU, 1968. – 136 s. – In Russian.Chen X. Micromechanics simulation of ferroelectric polarization switching / X. Chen, D.N. Fang, K.C. Hwang // Acta Materialia. – 1997. – Vol. 45. – № 8. – P. 3181–3189.Chen X. Micromechanics simulation of ferroelectric polarization switching / X. Chen, D.N. Fang, K.C. Hwang // Acta Materialia. – 1997. – Vol. 45. – № 8. – P. 3181–3189.Fuzi J. Two Preisach type vector hysteresis models / J. Fuzi // Physica B: Condensed Matter. – 2004. – № 343. – P. 159–163.Fuzi J. Two Preisach type vector hysteresis models / J. Fuzi // Physica B: Condensed Matter. – 2004. – № 343. – P. 159–163.Smith R.C. A Domain Wall Model for Hysteresis in Piezoelectric Materials / R.C. Smith, Z. Ounaies // Journal of Intelligent Material Systems and Structures. – 2000. – Vol. 11. – № 1. – P. 62–79.Smith R.C. A Domain Wall Model for Hysteresis in Piezoelectric Materials / R.C. Smith, Z. Ounaies // Journal of Intelligent Material Systems and Structures. – 2000. – Vol. 11. – № 1. – P. 62–79.Zhang H.L. Microstructure and electrical properties of porous PZT ceramics derived from different pore-forming agents / H.L. Zhang, Jing-Feng Li, Bo-Ping Zhang // Acta Materialia. – 2007. – Vol. 55. – P. 171–181.Zhang H.L. Microstructure and electrical properties of porous PZT ceramics derived from different pore-forming agents / H.L. Zhang, Jing-Feng Li, Bo-Ping Zhang // Acta Materialia. – 2007. – Vol. 55. – P. 171–181.Партон В.З. Электромагнитоупругость пьезоэлектрических и электропроводных тел / В.З. Партон, Б.А. Кудрявцев. – М.: Наука, 1988. – 472 с.Parton V.Z. Elektromagnitouprugost' p'ezoelektricheskih i elektroprovodnyh tel / V.Z. Parton, B.A. Kudryavcev. – M.: Nauka, 1988. – 472 s. – In Russian.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.