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Modélisation phénoménologique du comportement de céramiques ferroélectriques et ferroélastiques

Published online by Cambridge University Press:  01 July 2005

Mourad Elhadrouz ,
Tarak Ben Zineb  and
Étienne Patoor
Mourad Elhadrouz
Affiliation:
Laboratoire de Physique et Mécanique des Matériaux UMR CNRS 7554, École Nationale Supérieure d'Arts et Métiers, 4 rue Augustin Fresnel, Metz Technopôle, 57078 Metz Cedex 3, France
Tarak Ben Zineb
Affiliation:
Laboratoire de Physique et Mécanique des Matériaux UMR CNRS 7554, École Nationale Supérieure d'Arts et Métiers, 4 rue Augustin Fresnel, Metz Technopôle, 57078 Metz Cedex 3, France
Étienne Patoor
Affiliation:
Laboratoire de Physique et Mécanique des Matériaux UMR CNRS 7554, École Nationale Supérieure d'Arts et Métiers, 4 rue Augustin Fresnel, Metz Technopôle, 57078 Metz Cedex 3, France
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Abstract

Les céramiques piézoélectriques présentent un couplage électromécanique leurdonnant la capacité de développer sous une contrainte mécanique une charge électrique proportionnelle à celle-ci et de se déformer en présence d'un champ électrique.Cette propriété est à la base des nombreuses applications telles que des actionneursou des capteurs. Pour des chargements plus importants, la réponse n'est pluslinéaire. Ce comportement s'explique par la rotation de zones uniformément polariséesqui engendre une polarisation et une déformation irréversibles responsablesdes comportements ferroélectrique et ferroélastique. L'exploitation de ces comportements non-linéairespermet des déplacements plus importants mais elle est freinée par la complexitédu comportement et l'absence d'outils de dimensionnement.Une modélisation phénoménologique décrivant la piézoélectricité, ferroélasticitéet ferroélectricité est présentée. Des cyclages électriques ainsi que le phénomène de dépolarisation mécaniquesont simulés sur la base de ce modèle.

Keywords

Piezoelectricityferroelectricityferroelasticityelectromechanical couplingmodelingPiézoélectricitéferroélectricitéferroélasticité
Type
Research Article
Information
Mechanics & Industry , Volume 6 , Issue 3: Congrès Français de Méecanique : de l'AUM à l'AFM , May 2005 , pp. 337 - 342
Copyright
© AFM, EDP Sciences, 2005

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References

M.E. Lines, A.M. Glass, Principles and applications of ferroelectrics and related materials, Oxford University Press, Oxford, 1997
Lynch, C.S., The effect of uniaxial stress on the electro-mechanical response of 8/65/35 plzt, Acta Mater. 46 (1996) 5085–5094
M. Elhadrouz, T. Ben Zineb, É. Patoor, Constitutive law for ferroelastic and ferroelectric piezoceramics, J. Int. Mat. Sys. Struc. (2004), in press
J. Lemaitre, J.-L. Chaboche, Mechanics of solid materials, Cambridge University Press, Cambridge, 1990
Bassiouny, E., Ghaleb, A.F., Maugin, G.A., Thermodynamical formulation for coupled electromechanical hysteresis effects-i. basic equations, Int. J. Eng. Sci. 26 (1988) 1279–1295 CrossRef
J. Grindlay, An introduction to the phenomenological theory of ferroelectricity, Pergamon Press, Oxford, 1970
Kamlah, M., Tsakmakis, C., Phenomenological modeling of the non-linear electromechanical coupling in ferroelectrics, Int. J. Solids Struct. 36 (1999) 669–695 CrossRef
Cao, H., Evans, A.G., Nonlinear deformation of ferroelectric ceramics, J. Am. Ceram. Soc. 76 (1993) 890–896 CrossRef
Schaufele, A., Hardtl, K.H., Ferroelastic properties of lead zirconate titanate ceramics, J. Am. Ceram. Soc. 79 (1996) 2637–2640 CrossRef
Damjanovic, C.S., Piezoelectric properties of perovskite ferroelectrics: unsolved problems and future research, An. Chi. Sci. Mater. 26 (1998) 99–106 CrossRef
M. Elhadrouz, Modélisation du comportement des céramiques ferroélectriques et ferroélastiques, Ph.D. Thèse, École nationale supérieure d'arts et métiers, France, 2004
M.E. Lines, A.M. Glass, Mechanics of deformable solids, Springer, Berlin, 2000