Experimentelle Untersuchung und Modellierung des temperatur- und lastabhängigen Verhaltens von Piezostapelaktoren

压电堆栈执行器的温度和负载相关行为的实验研究和建模

• 批准号: 197462161
• 负责人: Professor Dr.-Ing. Stephan Rinderknecht
• 金额: --
• 依托单位: Institut für Mechatronische Systeme im Maschinenbau
• 依托单位国家: 德国
• 项目类别: Research Grants
• 财政年份: 2011
• 资助国家: 德国
• 起止时间: 2010-12-31 至 2012-12-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://gepris.dfg.de/gepris/projekt/197462161?language=en
• 关键词: Experimentelle; Untersuchung; und; Modellierung; des

Piezostapelaktoren gewinnen zunehmend an Bedeutung in industriellen Anwendungen. Die mechanische Leistungsfähigkeit der Aktoren ist jedoch im Allgemeinen durch die Eigenerwärmung der Aktorkeramik beschränkt. Bei erhöhten Umgebungstemperaturen ist deshalb nur ein Bruchteil der eigentlich vorhandenen Leistungsfähigkeit dauerhaft abrufbar. Mit der Temperaturänderung des Aktors geht eine Änderung der mechanischen und elektrischen Eigenschaften einher. Heutige Aktormodelle vernachlässigen diese Temperaturabhängigkeit in der Regel völlig, was je nach Anwendungsfall zu großen Modellierungsfehlern führen kann. Das Phänomen der Eigenerwärmung wurde bereits von einigen Autoren behandelt. Alle bestehenden Untersuchungen beschränken sich jedoch auf die Beschreibung der reinen Eigenerwärmung. Rückschlüsse auf die elektromechanischen Eigenschaften des Aktors werden nicht gezogen. Ziel dieses Antrages ist es, ein selbstkonsistentes und temperaturabhängiges Materialmodell für Piezostapelaktoren zu schaffen, welches vollständig das temperaturabhängige, nichtlineare Aktorverhalten beschreibt und zusätzlich eine präzise Vorhersage der Aktoreigenerwärmung ermöglicht. Die Modellierung des piezoelektrischen Aktorverhaltens erfolgt mit mathematischen Hystereseoperatoren, welche durch Experimente an einem bereits am Institut vorhandenen Prüfstand parametrisiert werden. Das thermische Verhalten wird mit einem separaten thermischen Modell abgebildet.

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