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Modélisation phénoménologique du comportement de céramiques ferroélectriques et ferroélastiques

Published online by Cambridge University Press:  01 July 2005

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 leur donnant 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 actionneurs ou des capteurs. Pour des chargements plus importants, la réponse n'est plus linéaire. Ce comportement s'explique par la rotation de zones uniformément polarisées qui engendre une polarisation et une déformation irréversibles responsables des comportements ferroélectrique et ferroélastique. L'exploitation de ces comportements non-linéaires permet des déplacements plus importants mais elle est freinée par la complexité du comportement et l'absence d'outils de dimensionnement. Une modélisation phénoménologique décrivant la piézoélectricité, ferroélasticité et ferroélectricité est présentée. Des cyclages électriques ainsi que le phénomène de dépolarisation mécanique sont simulés sur la base de ce modèle.

Type
Research Article
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) 50855094
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) 12791295 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) 669695 CrossRef
Cao, H., Evans, A.G., Nonlinear deformation of ferroelectric ceramics, J. Am. Ceram. Soc. 76 (1993) 890896 CrossRef
Schaufele, A., Hardtl, K.H., Ferroelastic properties of lead zirconate titanate ceramics, J. Am. Ceram. Soc. 79 (1996) 26372640 CrossRef
Damjanovic, C.S., Piezoelectric properties of perovskite ferroelectrics: unsolved problems and future research, An. Chi. Sci. Mater. 26 (1998) 99106 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