聚乙烯化物 (PVDF) 压电薄膜三维力传感器对金属材料塑料冷头成型加工的研究
Gui-Cong Wang1,2, Jun-Si Zhou1, Peng Xu1
1School of Mechanical Engineering, University of Jinan, Jinan 250022, People's Republic of China.
The Review of scientific instruments
|August 11, 2025
概括
这项研究引入了一种新的聚乙烯化物 (PVDF) 压电薄膜传感器,用于实时监测造机中的冲击力. 开发的传感器准确地以最小的误差测量重冲击负载,提高制造质量.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 机械工程 机械工程
- 传感器技术 传感器技术
背景情况:
- 实时冲击力监测对于造机床至关重要,以确保塑料金属成型中的工艺稳定性和产品质量.
- 现有的方法可能缺乏用于重冲击负载检测所需的精度或实时能力.
研究的目的:
- 提出和分析一种新的聚乙烯化物 (PVDF) 压电薄膜传感器,用于三维重冲击力测量.
- 为了研究PVDF材料在力传感应用中的电机械合特性.
- 通过有限元分析和实验模拟来验证传感器的性能.
主要方法:
- 用有限元法 (FEM) 来分析压电合场.
- 使用PVDF构成方程和压电方程来推导电机合方程.
- 使用ANSYS软件进行静态和模态分析,构建并模拟了PVDF传感器的有限元模型.
- 进行了近静态,动态和冲击模拟来评估传感器性能.
主要成果:
- 开发的PVDF压电薄膜传感器显示非线性和可重复性误差低于1%.
- 传感器的第一个自然频率被确定为7.031 kHz.
- 机械模型准确地预测了传感器对重冲击负载的静态和动态性能.
结论:
- 拟议的PVDF压电薄膜传感器有效用于实时动态测量造过程中的重冲击负荷.
- 开发的机械模型提供了一种可靠的方法来预测压电力传感器的性能.
- 该方法可以扩展到分析各种压电力传感器在不同的电机电荷下.
