2.3.3 Les modes de couplage
électromécanique
Un matériau piézoélectrique peut être
utilisé de trois façons : le mode 33 aussi appelé
mode longitudinal, le mode 31 aussi appelé mode transversal et le mode
15 ou mode de cisaillement. Le premier chiffre indique l'axe de polarisation,
et le second chiffre indique l'axe de la déformation résultante
d'après la Figure 12. Dans le mode 33 la tension sur l'axe de
polarisation conduit à une déformation le long du même axe.
Ce mode présente généralement le plus grand effet
piézoélectrique des différents modes de fonctionnement. Le
mode 31 utilise la contraction latérale résultant du même
champ électrique. A cause de la symétrie de la maille, le mode 32
est identique au mode 31.
Le mode 15 existe aussi mais, comme le montre les indices, ce
mode nécessite que les électrodes soient perpendiculaires
à l'axe 1. Ce mode utilise une déformation de cisaillement dans
le plan 31 et la notation y relative est 15. Comme dans le mode de
fonctionnement 31, les conditions de symétries impliquent que le mode 24
présente un comportement similaire (Carlioz, 2009).
2.3.4 Le couplage
électromécanique intrinsèque des matériaux
piézoélectriques
Le couplage électromécanique intrinsèque
d'un matériau piézoélectrique représente son
efficacité à convertir l'énergie mécanique en
énergie électrique et vice versa. Il dépend de la
qualité du matériau et du mode de couplage. Le coefficient de
couplage est souvent mesuré en pourcentage mais il est néanmoins
plus intéressant d'utiliser sa valeur au carré qui est le rapport
des énergies reçue et fournie.
En mode actionneur :
 
En mode générateur :
 
Avec :
  : L'énergie électrique stockée en mode
générateur ou reçue en mode actionneur
  : L'énergie mécanique emmagasinée en mode
générateur ou fournie en mode actionneur
Les expressions ci-haut représentent le coefficient de
couplage intrinsèque. Cependant, dans le cas réel, le
matériau piézoélectrique est souvent connecté
mécaniquement à d'autres matériaux (substrat,
électrodes) qui sont passifs. Par conséquent nous parlerons
plutôt de coefficient de transmission d'énergie qui est le rapport
entre l'énergie fournie et l'énergie reçue par le
système entier. Du fait de la dissipation d'une partie de
l'énergie dans la zone passive du système, le coefficient de
transmission d'énergie sera toujours inférieur au coefficient de
couplage intrinsèque.
Figure 12 : Les modes de
couplage électromécanique
A part le coefficient de couplage
électromagnétique, il existe aussi le coefficient de transmission
d'énergie  
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