近日，南京师范大学海洋科学与工程学院、江苏省海-陆环境演变与生态建设高校重点实验室于鹏鹏老师在力学领域国际权威期刊《International Journal of Mechanical Sciences》（中科院1区TOP期刊，IF：9.4）发表重要研究成果“Electromechanical transfer equations for sandwich-type piezoelectric unit groups”。压电换能器作为深海压电作动器的核心部件，建立其机-电耦合动力学模型是开展设计优化工作的重要基础。针对现有传递矩阵法忽略压电陶瓷片极化隔断带与电极片导致模型失真，缺失机电传递条件引发模型矩阵规模庞大的问题，该研究建立了弯曲振动压电激励单元组的机-电耦合传递方程，实现了囊括建模要素、提升预测精度、降低矩阵规模的目标。本文第一作者、第一通讯作者为实验室于鹏鹏老师，其他共同通讯作者包括南京航空航天大学王亮教授和金家楣教授。

压电换能器利用压电材料的逆压电效应产生机械振动，广泛应用于压电驱动、机器人、超声辅助加工等领域。构建力学模型是设计、优化压电换能器的基础。然而，现有传递矩阵法对弯曲振动压电激励单元组进行动力学建模仍存在以下问题：（1）无法刻画极化隔断带对弯振的影响；（2）忽略了众多电极片，导致模型计算频率偏高；（3）缺失机电传递条件，造成模型矩阵规模庞大。

该研究的主要贡献包括：（1）考虑了极化隔断带的介电和非极化特性，建立了弯振压电陶瓷片的传递矩阵模型；（2）基于结构连续性和电气并联，建立了压电体-电极片-压电体的机电传递条件；（3）定义了三元矩阵组合运算，推导了压电激励单元组和链式压电换能器的弯振传递方程，其传递矩阵的规模恒为5×5；（4）仿真结果表明，较窄的极化隔离带增强了弯振激励。

该研究得到了国家自然科学基金（批准号：52175015、52275022）、江苏省自然科学基金（批准号：BK20222011、BK20230093）和南京师范大学科研启动经费（项目号：184080H201B132）的支持。