压电晶体半空间弹性波场的表面激发的分析(Ⅱ)——广义Green函数

由于相应于压电晶体半空间弹性波场表面激发的广义Green函数是与激发伏况无关而仅取决于材料参数和取向,所以它们能够预先独立地给予研究。 可以证明广义Green函数可以写成分别对应表面波、体波和静电效应三部分之和。 我们也证明广义Green函数的表面波部分和远场体波部分可以有解析表达式。于是被激发的弹性波场中表面波场和体波远场可以严格估计。 最后作为例子,我们给出了6mm类晶体的广义Green函数。     

BG波在6mm类晶体表面沟槽上的散射

利用表面微扰技术,把6mm类晶体表面沟槽上BG波的散射问题化成一个广义Lamb问题。这时在晶体表面不仅存在一个等效的力源分布,而且存在一个等效的电源分布。我们对金属化表面和自由表面,给出了反射的表面波和散射的体波的解析解,并讨论了它的特性。 由所得结果表明,对于强机电耦合和高介电性材料,如PZT压电陶瓷,对金属化表面反射系数很大,而对自由表面则反射系数很小。     

压电晶体表面激发的赝表面声波Green函数

赝表面声波(PSAW)是各向异性介质和压电介质中存在的一种特殊的表面波模式,它在声表面波技术中有重要的应用。基于我们发展的压电晶体表面激发理论,对压电晶体表面激发产生的赝表面波Green函数和相应的赝表面波波场给出了解析表达式。在分析了赝表面波Green函数存在的条件和性质后。结果给出了石英和LiNbO3赝表面波的Green函数数值计算。     

半无界分层介质表面任意面源激发的弹性波场

研究了半无界层状介质自由表面任意形状的面源产生的弹性波场。首先,我们将层状介质中的传递矩阵理论从二维推向三维空间,在频率域研究了任意面源激发的三维弹性波理论问题。然后,深入研究了Rayleigh波和Love波的激发与传播特性,发现Rayleigh波和Love波的传播速度在与自由表面平行的平面内与传播方位角θ无关,但其激发强度却强烈地依赖于传播方位角θ。最后,我们具体研究了矩形源、无穷长条形源和圆盘激励出的弹性波场,并通过数值计算给出了Rayleigh波和Love波的位移指向性分布图。     

压电晶体表面激发的二维声表面波Green函数

最近,我们研究了在压电晶体半空间表面激发的二维广义Green函数。在本文将仔细讨论广义Green函数的表面波部分。用稳相法给出声表面波远场渐近解。但是由于这样的渐近解在接近慢度曲线的拐点处失效,我们发展了用变型Airy函数表示的普适渐近解,从而解决了在拐点附近的解的衔接问题。对于Y切LINbO_3,进行了声表面波Green函数分量和功率流密度的数值计算,结果表明在Y切LiNbO_3的Z方向上出现聚焦现象.     

基于弹性波超表面的Lamb波透射调控

根据广义Snell定律,该文提出了一种新型曲梁型弹性波超表面结构。通过该结构对入射波进行相位调制,实现了板中Lamb波(A0模态)的异常透射调控,从而实现了波的负折射、非对称传输、声聚焦等功能。进一步的研究结果显示,若将该类超表面结构贴置在完整的铝板表面,通过引入吸声材料(阻尼),在保证薄板完整性的同时,可以起到显著消除薄板和超表面透射波场叠加的作用。该方法实现了对完整板结构Lamb波透射方向的有效调控,也为弹性波超表面提供了新的研究思路。     

压电晶体表面有限孔径源所产生声表面波的衍射场

到目前为止,声表面波有限孔径叉指换能器产生的衍射场一般是用角谱理论来进行唯象分析的,该标量理论的主要近似是忽略了问题的矢量性质,象在光学中那样,假定波场可以用一个标量来描述。在本文中,利用我们发展起来的压电晶体中弹性波场表面激发的严格矢量理论,给出了声表面波衍射场的全面严格的表叙。作为例子,对YZ-LiNbO_3进行了数值计算,所得结果跟角谱理论作了比较讨论。     

自由表面附近运动的位错——各向异性介质情况

本文将Eshelby等人关于无限各向异性介质中静止位错弹性理论加以推广,并结合运用Green张量函数积分法提出计算半无限各向异性介质中在自由表面附近运动位错弹性场的处理方案,作为示例,以γ-Fe/自由空间系统进行数值计算,计算结果显示出位错运动对弹性场的影响,当位错运动速度v→0时,与静止位错的情况一致,离自由表面越近的场点处表面效应越显著,位错所受的“像力”表示自由表面对运动位错有“吸引”作用,本文所提出的简单理论和方法可适用于任意各向异性介质中运动位错的弹性场及所受“像力”的计算,这对研究介质的一些力 关键词：     

弹性波通过一维复合材料系统的透射性质

提出了不同结构的一维弹性波复合材料系统模型,包括一维周期结构声子晶体、标准Fibonacci准周期结构声子晶体、广义Fibonacci准周期结构声子晶体以及完全无序结构的复合材料系统. 采用模式匹配理论法,数值计算了弹性波通过一维复合材料系统的透射系数. 计算结果表明,利用特殊的准周期结构声子晶体可获得比周期结构声子晶体更宽的带隙范围,准周期结构排列的复合材料系统相当于在周期结构中引入了缺陷体一样,带隙内出现了丰富的局域模式. 对弹性波/声波在复合材料系统中局域态性质的研究有助于弹性波/声波滤波器、导波器 关键词： 弹性波复合材料 局域化     

楔形弹性海底声矢量场分布规律研究

提出了基于弹性抛物方程的声矢量场计算方法,计算了楔形弹性海底的海洋环境中甚低频声矢量场和弹性海底地震波场分布,研究了声源深度和声源频率对声场分布的影响,仿真结果表明声波在具有弹性楔形海底的海洋环境中传播时存在能量泄漏现象,利用简正波理论解释了能量泄漏位置可由水深一波长比确定.     

分布压电源激发LiNbO3晶体共振器解析

为了阐述压电应变光束调制器(PESOM),对分布压电源激发的LiNbO₃晶体共振器进行了详细解析,在一维近似下导出无损耗PESOM应变场结构的定量结果。     

固-液结构圆柱声子晶体中弹性波的模式和带隙

利用一维固-液结构圆柱声子晶体中弹性波横向受限的条件,推导弹性波在一维固-液结构圆柱声子晶体中各个模式满足的关系式,研究各个模式弹性波的特征.并用色散函数计算各模式弹性波的带隙随模式量子数和圆柱半径的变化规律.得出一维固-液结构圆柱声子晶体的带隙由模式量子数和圆柱半径确定.     

具有强晶场的磁性晶体中的元激发

近年来,实验发现在不少的磁性晶体中,晶场的作用比起交换作用并不算小。它们所表现出来的一系列特殊的磁学牲质也已被观察到。这样,在理论上研究这些晶体内相当于自旋波的元激发变得更为迫切。有些作者已开始在这方面进行探讨。他们虽然正确地选择了系统的基态,但对于弱激发的处理是不妥当和不完全的。我们在这里简略地叙述两种处理方法:一种相当于普通自旋波方法的推广;另一种相当于Тябликов,Tahir-Kheli和D.ter Haar用双时格林函数处理的含温度的自旋波方法。详细内容以及在其     

横场伊辛铁磁薄膜的自旋波

本文在格林函数理论的框架内,研究横场伊辛铁磁薄膜系统的自旋波,分析了横场、表面特性等薄膜参数对自旋波频谱及谱强度分布的影响,证实在一定的参数条件下可以出现一致进动模和局域的表面模。 关键词：     

指向性辐射器的简正波声场

本文讨论比较一般的指向性辐射器在分层介质中的声场,并将指向性概念应用于简正波计算。结果表明,对无方向性点源的简正波表示式补充以指向性激发函数,就可得到指向性辐射器的简正波声场,而指向性激发函数与辐射器的位置及指向特性有关。文中还分别计算了具有垂直对称性、反对称性、单边指向性以及尖锐指向性的辐射器的简正波声场。对于均匀水层中的垂直线阵,若源的分布函数正比于某一简正波的本征函数,则指向性激发函数的零点正好对应于其他简正波的本征射线的方向。 关键词：     

基于光弹性贴片法的材料表面应变场测量研究

针对常用电阻应变片法的点测结果不易反映构件表面应变场分布的问题,将光弹性贴片方法应用于材料表面应变场测量。制作了光弹性贴片,并标定光弹性贴片的材料条纹值,通过几种典型形状光弹性贴片试件的加载实验掌握应力场分布的条纹图像判读方法。开展光弹性贴片在简支钢梁的应变场测量应用,在薄弱点位置光弹性贴片法相比电阻应变片法应变值偏差在5%以内。对C30混凝土试块进行4.4 MPa～39.6 MPa的应力加载过程中,有效监测到混凝土表面裂缝产生、稳定扩展及失稳破坏过程中的条纹图像变化过程。实验表明,光弹性贴片方法可以直观可靠地测量金属及混凝土的表面应力场变化。     

井间地震波场数值模拟和弹性波逆时偏移*

该文利用时域有限差分法数值模拟了井间地震波场,探讨了井间地震弹性波逆时偏移成像的若干问题。基于多层地层模型,根据数值模拟的人工合成阵列信号,对比了3种不同成像条件下井间地震逆时偏移的结果,并对不同倾角的狭缝模型进行逆时偏移成像。通过对不同成像条件的对比,发现震源归一化成像条件能够对检波器一端的地质结构成像进行增强。由于纵波和横波在折射过程中的相互转换,利用这种透射转换波和反射波,对于任意倾角的狭缝都可获得清晰的弹性波逆时偏移结果。特别是对于夹角为90°的垂直狭缝模型,如果仅提取反射波只能获得狭缝两端点的成像结果,而保留下纵波和横波在透射狭缝时产生的转换波可应用于高倾角反射体的偏移成像。     

声表面波在压电晶体表面上的聚焦特性

研究了压电晶体表面上圆弧形叉指换能器产生的声表面波的聚焦现象。用作者提出的压电晶体表面激发的严格矢量场理论来计算会聚的表面波声场,取代了比较流行的源于光学的标量角谱理论。理论分析表明介质的各向异性对声束的会聚特性有很大的影响,如焦长和焦点附近声场的对称性。在实验中可以用光学暗场法来观察声表面波场的会聚。尽管各向异性介质或各向异性压电晶体上表面波声场的会聚都非常复杂,实验的结果和理论分析比较一致。     

短路金属栅对正入射瑞利波的散射

由压电晶体动力学方程等出发,用电表面边界微扰技术得到了入射声表面波在栅区激发的微扰电场及电荷分布;将这些电荷作为表面激发源,用积分变换得到了包括散射声表面波和体波的一般积分解。数值计算了YZ-LiNbO_3,表面上短路金属栅对正入射瑞利波散射的声表面波,给出了其反射系数,前向散射系数等与栅条宽度的关系;进而导出了声表面波经过金属栅时的相速变化。理论计算与实验测量结果符合较好。     

各向异性立方晶体的弹性格林函数及其应用

本文计算了各向异性立方晶体的弹性格林函数的级数展开式,给出了直到二级近似的展开式的系数。将所得结果应用于弹性偶极子模型,给出了对称中心所产生的位移场及两对称中心间的弹性相互作用的表示式。应用于Cu,K等强各向异性立方晶体,虽然级数的收敛较慢,但所得关于对称中心的位移场,及二对称中心间的互作用能的数值结果,竟与基于点阵的不连续性作出的点阵静力学计算所得的结果基本一致。从而表明,本文给出的直到二级近似的弹性格林函数的解析表示提供了一个可以普遍应用的简便的方法。它可以较准确地描述立方晶体的某些力学行为。 关键词：