thesis

Etude expérimentale et théorique de composites piézoélectriques de connectivité 1. 3. 1. Pour hydrophone

Defense date:

Jan. 1, 1992

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Institution:

Lyon, INSA

Disciplines:

Acoustics

Authors:

Directors:

Abstract EN:

1. 3. 1 piezoelectric-polymer composites have been made on the basis of non-mechamical contact between the polymer matrix and the piezoelectric rads within the transverse directions. The piezoelectric rads (PZT) are put in hales drilled in the matrix and are held between two metallic plates. The plates, which are also used as electrodes, provide the mechanical stress transfer from the resilient matrix toward the stiff rods and a reinforcement of the structure against the transverse loads. The hydrostatic figures of merit lie between 4 times and 12 times the Lead Titanate one. The influence of the PZT volume fraction and the plate thickness on the sensitivity and on the pressure stability are shown. Experimental and modelling results are given and discussed. The great influence of the uniaxial stress dependence of the PZT longitudinal figure of merit on the composite stability is analysed. Measurements of the longitudinal of merit of various PZT under high uniaxial stress are made and are the basis of an optimization of the piezo-composite. This optimization shows the best suitability of the hard PZT for this dee underwater hydrophone application.

Abstract FR:

Des composites piézoélectriques de connectivité 1. 3. 1 à base de PZT et de polymères ont été construits de façon à éviter un contact mécanique entre les barreaux de PZT et la matrice dans les directions transverses à la polarisation. Les barreaux de PZT sont disposés dans des évidements réalisés dans la matrice et sont tenus entre deux plaques métalliques Les plaques qui sont aussi les électrodes réalisent le transfert de charge mécanique de la matrice élastique vers les barreaux rigides ainsi qu'un renforcement de la structure vis à vis des contraintes transverses. Les facteurs de mérite hydrostatiques obtenus varient entre 4 fois et 12 fois celui du Titanate de Plomb. L'influence de la fraction ·volumique de PZT et de l'épaisseur des armatures sur la sensibilité et sur la stabilité sous pression est montrée. Des résultats expérimentaux et de modélisation sont présentés et discutés. La grande influence de -la non-linéarité du PZT sous forte contrainte uniaxiale sur la stabilité sous pression du composite est analysée. Des mesures du facteur de mérite longitudinal des divers PZT sous haute contrainte uniaxiale sont réalisés et sont la base de l'optimisation du composite. Cette optimisation démonte que les PZ T durs sont les mieux ad a tés à cette à piézoélectriques aux hydrophones profondément immergés.