本书从宏观尺度下挠曲电效应的实验研究方法、挠曲电效应的增强机理、以及基于挠曲电效应的应用等三个主要方面入手分别进行了系统性地阐述，展示了应变梯度致电极化这样一个具有明显尺度现象的力电耦合效应在宏观尺度开展研究的主要手段和基本思路，并基于挠曲电系数的测量、解耦等研究结果反作用于挠曲电效应的增强机理研究，很大程度上提高了介电材料的挠曲电效应水平，使其具备了潜在的应用价值；再在此基础上结合该效应的特点和优势开展了基于挠曲电效应的准零刚度传感、高精度作动、表面形貌测量等应用研究。上述研究内容彰显了挠曲电效应在宏观尺度下实验研究方法的重要作用。
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1981年-1984年 西安交通大学 学士
1985年-1987年 西安交通大学 硕士
1994年-1998年 西安交通大学 博士1987年至今，西安交通大学，历任讲师、副教授、教授，2021年升聘为二级教授；2012年至今，任复杂服役环境重大装备结构强度与寿命全国重点实验室（机械结构强度与振动国家重点实验室）副主任；2015年至今，任西安交通大学航天航空学院副院长。力学/高精度作动与传感截止2024年6月，发表学术论文和高水平会议论文199篇，其中作为通讯作者、第一作者发表论文78篇，其中SCI论文70篇。以下是代表性论文：
1. Zhai Chongpu, Shuwen Zhang, Ji Hui, Deheng Wei, Song Hengxu, ..., &Xu Minglong*. (2023). Flexoelectricity at fractal rough surfaces. Extreme Mechanics Letters, 61,101997, IF:4.3, JCR-Q1.
2. Wenwen Han, Shubao Shao, Shuwen Zhang, Tian Zheng, &Xu Minglong*. (2022). Design and modeling of decoupled miniature fast steering mirror with ultrahigh precision. Mechanical Systems and Signal Processing, 167,108521. IF:7.9, JCR-Q1.
等等2020年中国机械工程学会空间机构分会第一届委员会委员
2020年中国核动力研究院兼职教授
2020年IAAM Fellow（国际应用力学学会会士）
2018年陕西省宇航学会飞行器结构与环境试验专业委员会副主任委员
2018年陕西省机械工程学会空间机械工程分会副理事长
2016年陕西省宇航学会常务理事
2015年中国力学学会实验力学委员会委员
2015年中国力学学会固体力学专业委员会智能材料与结构专业组组员
2014年陕西省力学学会常务理事
2010年全国机械振动与冲击标准化技术委员会第三分技术委员会委员
2010-2015年振标委委员
目录
内容简介 i
序言 ii
前言 iii
第 1 章 绪论 1
1.1 挠曲电效应简介 2
1.2 国内外研究现状 4
1.2.1 研究脉络和发展情况 4
1.2.2 理论研究和三类挠曲电效应的提出 7
1.2.3 实验研究进展 11
1.2.4 挠曲电效应的尺度相关性 17
1.2.5 挠曲电效应的应用探索 18
1.3 几种宏观尺度挠曲电效应的加载和测量手段 21
1.4 宏观尺度下挠曲电效应实验研究方法的意义和本书逻辑框架 25
第 2 章 纵向和横向挠曲电效应及其实验研究方法 28
2.1 纵向挠曲电效应及其实验研究方法 28
2.1.1 宏观尺度下应变梯度的产生 28
2.1.2 微观尺度力电耦合基本原理分析 30
2.1.3 实验方法及结果分析 33
2.2 横向挠曲电效应 35
2.2.1 宏观尺度下应变梯度的产生 35
2.2.3 实验研究及结果分析 38
2.2.4 横向挠曲电系数？1122和？1123 39
2.2.5 横向挠曲电效应的多值性 42
2.2.6 圆形薄膜的横向挠曲电效应 44
第 3 章 电介质的剪切挠曲电效应 51
3.1电介质的剪切应变及其应变梯度 51
3.1.1电介质的剪切应变梯度及其设计 51
3.1.2 液体电介质的剪切应变梯度实现 55
3.2 微观尺度下的力电耦合机理 58
3.2.1 固体电介质微观尺度下的挠曲电力电耦合模型 58
3.2.2 液体电介质剪切挠曲电效应机理和实验研究 59
3.3 实验方法及其结果分析 61
3.3.1 固体电介质 61
3.3.2 液体电介质 67
第 4 章 挠曲电系数分量的解耦 73
4.1 挠曲电系数分量解耦的意义 73
4.2 挠曲电系数分量解耦的力学设计思路 75
4.3 纵向挠曲电系数分量的解耦设计 76
4.3.2 实验设计 80
4.4 剪切向挠曲电系数分量的解耦设计 82
4.4.1力学设计和理论推导 82
4.4.2 实验设计和结果 91
4.4.3 实验研究方法的普遍适用性讨论 97
4.5小结 97
第 5 章 均匀应变梯度的提出和设计 98
5.1 纵向挠曲电效应的等应变梯度设计 98
5.2 横向挠曲电效应的等应变梯度结构设计 102
5.3 剪切向挠曲电效应的等应变梯度结构设计 105
5.4 小结 106
第 6 章 逆挠曲电效应 107
6.1 逆挠曲电效应研究的意义 107
6.2 电场梯度的产生和设计 108
6.2.1 基于结构和尺寸设计的电场梯度 108
6.2.2 基于介电常数设计的电场梯度 115
6.3 逆挠曲电效应的微观机理分析和实验方法 118
6.3.1 微观机理分析 118
6.3.2 实验方法分析 119
6.4 逆挠曲电效应与电致伸缩效应 126
6.5 小结 126
第 7 章 挠曲电效应的调控 128
7.1 挠曲电系数调控的重要性 128
7.2 宏观尺度下的力学调控 129
7.2.1 预设应变梯度 129
7.2.2 介电弹性体交联密度与挠曲电效应间的关系 135
7.2.3 介电弹性体的单轴和双轴预拉伸 143
7.3 微观尺度下的力电耦合调控 152
7.3.1 微观局部应变梯度的设计 152
7.3.2 挠曲电偶极子的等效电荷中心重构 160
7.4 跨尺度的力学和材料融合设计 165
7.5 力电耦合复合手段调控下的巨大类压电效应 172
7.6 小结 174
第 8 章 挠曲电与压电效应 175
8.1 压电效应定义的扩展 175
8.2 挠曲电效应研究中的残余压电效应 175
8.2.1 纵向挠曲电效应研究中的残余压电效应 175
8.2.2 切向挠曲电效应研究中的残余压电效应 178
8.2.3 挠曲耦合系数的提出和意义 181
8.3 基于压电材料的挠曲电效应增强设计 182
第 9 章 基于挠曲电效应应用探索 184
9.1 基于挠曲电应用的重要意义 184
9.2 力学量传感 185
9.2.1 无源扭矩传感 185
9.2.2 高精度载荷传感器 188
9.2.3 准零刚度位移传感器 193
9.3 作动器件 201
9.3.1 共振式弯曲作动器 201
9.3.2 共振式偏摆作动器 205
9.3.3 大摆角线性作动器 211
9.3.4 一体式双轴偏摆结构 219
9.4 俘能研究 223
9.4.1 优势与特点 223
9.4.2 原理和应用性分析 224
9.4.3 设计过程 225
9.4.4 应用效果 227
9.5 基于挠曲电的表面粗糙度测量 229
9.5.1 优势与特点 229
9.5.2 原理和应用性分析 230
9.5.3 设计过程 232
9.5.4 应用效果 233
9.6 小结 234
第 10 章 展望 235
10.1 挠曲电理论与实验进一步融合发展 235
10.2 跨尺度下挠曲电效应的实验研究方法探讨 235
10.3 挠曲电效应与驻极体材料的结合 236
10.4 巨大挠曲电效应及其可行性 236
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