1.8 Modes de déformation d'un matériau
piézoélectrique
Le matériau piézoélectrique se
déforme dans différentes manières à
différentes fréquences. Ces diverses déformations
s'appellent les modes de déformation [58]. Du fait de l'anisotropie des
matériaux piézoélectriques, leur déformation se
fait selon une direction
privilégiée sous l'action d'un champ
électrique E . Une étude des propriétés de
ces matériaux nécessite donc une identification des directions.
La figure 1.12 illustre ces modes dans le cas d'un barreau
parallélépipédique de céramique
piézoélectriques. D'une manière générale,
une céramique piézoélectrique est
référencée par un trièdre (o,x1,x2,x3).
Par convention, la direction et le sens de la polarisation sont confondus avec
l'axe 3, pour un mode ië~, i correspond à l'axe
d'orientation du champ électrique appliqué et ë
à l'axe de la déformation mécanique
générée (i=1,2,3, ë=1,2,3,4,5,6)
[42,47,59].
1.8.1 Modes de déformation fondamentaux
1.8.1.1 Mode longitudinal {33]
Le mode longitudinale traduisant des déformations dans
la même direction que l'axe du champ électrique. Ce mode
possède un bon coefficient de couplage, cependant le placement des
électrodes sur les surfaces vibrantes les fragilise.
1.8.1.2 Mode transversal {31 ou 32]
Le mode transversale traduisant des déformations
perpendiculaires à l'axe du champ électrique. Dans ce mode, les
électrodes ne sont pas placées sur les surfaces subissant les
déformations, donc offrant l'avantage de ne pas soumettre les
électrodes à la contrainte. En revanche, il possède un
coefficient de couplage moindre que le mode longitudinal.
1.8.1.3 Mode cisaillement {15]
Le mode de cisaillement traduisant des déformations
perpendiculaires à la direction de polarisation ou autour d'un axe. La
céramique subit alors un phénomène de torsion autour de
l'axe choisi. Elle est obtenue lorsque le champ appliqué est
perpendiculaire à la polarisation du matériau. Par exemple, si le
champ est appliqué sur l'axe 1, la déformation se fera autour de
l'axe 2 (rotation associée à l'indice 5).
(a) Mode longitudinal {33} (b) Mode transversal {31 ou 32}
Position des électrodes Champ électrique
(E ) Polarisation (P )
(c) Mode de cisaillement {15}
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