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相似文献
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1.
袁毅  游镇宇  陈伟球 《力学学报》2021,53(8):2101-2116
弹性波超构材料是一种人为设计的周期结构材料, 因其独特的力学性能而受到广泛的关注, 在军用和民用领域都展现出重要而独特的应用前景. 根据需求主动或被动地调控弹性波超构材料的力学特性, 能够赋予其更强的适用性能. 其调控的方式多种多样, 其中运用压电材料进行调控是一种方便、速度快、精度高、体积小且价格低的调控方式. 文章中首先简要地介绍弹性波超构材料、可调超构材料、压电材料和几种常用的分流电路的基本特性. 然后依据压电材料在弹性波超构材料中应用形式的不同, 将其分为两大类: 第一类中, 压电材料作为主体结构材料或主体结构的一部分组成材料; 第二类中, 压电材料主要以压电弹簧或压电片的形式贴附于主体结构的表面或内嵌在结构中, 作为激励器或/和传感器. 文章主要介绍两种类型弹性波超构材料的研究内容和发展历史, 涉及带隙调控、波导、负折射、超传输、拓扑态、隐身以及外接分流电路等. 最后总结压电弹性波超构材料研究的不足之处并给出相应的未来研究展望.   相似文献   

2.
阶梯压电层合梁的波动动力学特性   总被引:2,自引:0,他引:2  
任建亭  姜节胜 《力学学报》2004,36(5):540-548
采用行波理论系统地研究了压电阶梯梁的自由振动分析以及强迫响应的分析方法. 基于分布 参数理论研究了压电阶梯梁的波传播特性,忽略柔性梁横向剪切和转动惯量的影响,给出了 梁的轴向和横向的简谐波解. 将压电阶梯梁离散化为单元,考虑压电片的刚度和质量的影响, 建立了节点散射模型. 应用位移连续和力平衡条件,推导了节点的波反射和波传递矩阵,在 此基础上,引入波循环矩阵的概念,给出波循环矩阵、波传递系数矩阵的确定方法. 应用波 循环矩阵可以有效地计算结构的固有频率. 另外,应用波传递系数研究了压电陶瓷作动器位 置对其驱动能力的影响. 得出两个主要结论:1)作动器靠近悬臂梁固定端将有较强的驱动 能力,悬臂梁边界反射行波产生弯曲消失波有利于增大压电波的模态传递系数;2)模态传 递系数与固有频率的灵敏度密切相关,波传递系数越大, 对应该处固有频率变化灵敏度越大. 另外,数值算例表明了行波方法比有限元方法具有更高的计算精度.  相似文献   

3.
研究了功能梯度压电上、下半空间和均匀压电层组成的夹层结构中SH波的传播性能,上、下功能梯度半空间的材料性能沿垂直于界面方向以指数函数形式变化。首先推导了SH传播时电弹场的解析解,然后利用界面条件得到了行列式形式的频散方程。基于推导的频散方程,通过数值算例表明了材料性能梯度变化、压电层厚度和材料组合方式对相速度的影响,结果对功能梯度压电材料在声波器件中的应用有参考价值。  相似文献   

4.
采用传递矩阵方法,研究了横波(SV波)垂直入射时压电/(弹性/压磁)和(压电/弹性)/压磁两种Fibonacci准周期结构的频带特性,通过计算局部化因子和位移透射系数,数值揭示了此两种Fibonacci准周期结构频带特性的差异以及与相应理想周期结构频带特性的不同,而且表明(压电/弹性)/压磁Fibonacci准周期结构的频带特性与纯弹性材料Fibonacci准周期结构的频带特性是相似的。  相似文献   

5.
蜂窝材料的弹性波传播特性   总被引:2,自引:1,他引:1  
通过研究蜂窝材料的弹性波频散关系,分析了其弹性波传播特性. 采用基于小波理论的 分析方法,将材料参数和位移均展开为双正交周期小波基函数的形式,利用Bloch定理将波 动方程转化为特征值方程,求解该方程得到3种典型结构------正方、三角与六角排列的铝 (Al)和聚丙烯(PP)蜂窝材料的频散关系,并进行了比较分析. 结果显示:结构形式的不 同显著地影响其波动特性,而制作材料的不同则没有影响;3种结构形式都不存在完全带隙, 但正方和三角形结构在一定的传播方向范围内存在方向带隙,而六角形结构则在任何方向都 不存在方向带隙;与正方结构相比,三角结构在相同孔隙率下,在更广的传播方向内和更低 的频率下,能产生较宽的方向带隙.  相似文献   

6.
孔艳平  刘金喜 《力学学报》2015,47(3):493-502
研究了PMN-PT 压电层/弹性(金刚石) 基底结构中表面波的传播特性,压电层表面是机械自由的,电学边界条件分为电学开路和电学短路,压电层与基底之间采用理想连接. 得到了满足控制方程和边界条件的电弹场以及弹性波在结构中传播时的频散方程,通过数值算例分析了压电材料PMN-PT 的极化方向对弹性波频散曲线和机电耦合系数的影响,以及不同极化方向时弹性位移和电势随结构深度方向的变化,结果可为PMN-PT 压电材料在高频声表面波器件中的应用提供有价值的理论参考.  相似文献   

7.
梁板结构埋入压电片的深度和厚度优化研究   总被引:2,自引:0,他引:2  
根据梁的弯曲变形理论,以及压电材料的压电效应,对压电复合材料梁结构的应变和应力状态进行了分析。推导了压电材料埋入梁结构时其埋入深度和压电材料本身厚度的优化目标函数。根据优化目标函数,绘制出了在给定的基体材料和压电材料弹性模量比之下,压电材料的驱动力矩随埋入深度和压电材料厚度变化的三维曲面和等高线图,直观地表示出了埋入型压电材料智能结构获得最佳驱动力矩的配置方案。同时也分析了结构和压电材料两者的弹性模量之比对其结果的影响。结果表明,压电材料对于结构的作动力矩与其埋入基体材料的深度、本身厚度以及基体材料和压电材料的弹性模量之比都有着密切的联系。同时将结果也推广到了压电板结构,此时压电材料和基体材料的泊松比时其结果也有一定的影响。  相似文献   

8.
弹性波在色散关系经过设计的梯度结构中传播时会产生空间分频现象和波场能量增强现象, 即不同频率的弹性波会在结构的不同位置停止向前传播并发生能量聚集, 这就是弹性波彩虹捕获效应. 其相关研究成果可以促进结构健康监测、振动控制以及能量俘获等领域的发展. 本文通过所设计的梯度结构梁, 系统地研究了弯曲波彩虹捕获效应及其在压电能量俘获中的应用. 首先, 利用传递矩阵法获得了梯度结构梁元胞能带结构的解析解, 进而分析了弯曲波彩虹捕获效应的产生机理: 不同频率的弯曲波会在不同元胞附近群速度减小到零, 从而停止向前传播并发生反射; 入射波和反射波的叠加, 以及群速度减小带来的能量聚集, 会显著增强反射处的波场能量. 其次, 通过有限元仿真和实验验证了弯曲波彩虹捕获效应的空间分频现象和波场能量增强现象. 最后, 通过有限元多物理场耦合仿真和实验, 研究了粘贴PVDF压电薄膜的梯度结构梁相对于均匀梁的弯曲波能量俘获效果及其随入射波频率的变化规律. 结果表明, 在弯曲波彩虹捕获效应发生频带内, 粘贴在梯度结构梁上的PVDF压电薄膜的输出电压约为粘贴在均匀梁相应位置处的PVDF压电薄膜的输出电压的2倍.   相似文献   

9.
王凯  周加喜  蔡昌琦  徐道临  文桂林 《力学学报》2022,54(10):2678-2694
超材料是一类新兴的具有超常物理性质的人造周期/拟周期材料, 能够改变电磁波、声波以及弹性波等在介质中的传播特性. 因在航天、国防以及民用科学等方面的巨大应用潜力, 超材料自被提出后便受到极大的关注并引发研究热潮. 弹性波超材料是超材料的一种, 能够基于弹性波与超材料结构的相互耦合作用实现对弹性波的操控. 带隙是评估弹性波超材料实现弹性波操控的重要工具, 其性质与超材料的材料参数、晶格常数以及局域振子的固有频率相关. 受制于超材料的承载能力、外观尺寸以及局域振子结构等因素, 利用传统超材料开启低频(约100 Hz)弹性波带隙依然存在较大困难. 文章首先简要介绍超材料开启弹性波带隙的基本原理, 然后从低频弹性波超材料基本结构与低频带隙实现方法、低频带隙优化与调控策略、低频带隙潜在应用等三个方面详细总结低频弹性波超材料的研究工作. 其中, 低频带隙超材料的基本结构主要包括布拉格散射型超材料、传统局域共振型超材料以及准零刚度局域共振超材料. 文章通过总结低频弹性波超材料的研究进展, 分析了目前研究中的不足并对未来低频弹性波的研究方向进行了展望.   相似文献   

10.
纳米科技的快速发展使压电纳米结构在纳米机电系统中得到广泛应用,形成了诸如纳米压电电子学等新的研究方向.与传统的宏观压电材料相比,在纳米尺度下压电材料往往呈现出不同的力学特性,而造成这种差异的原因之一便是表面效应.本文基于Stroh公式、Barnett-Lothe积分矩阵及表面阻抗矩阵,研究计入表面效应的任意各向异性压电半空间中的表面波传播问题,导出了频散方程.针对横观各向同性压电材料,假设矢状平面平行于材料各向同性面,发现Rayleigh表面波和B-G波解耦,并得到各自的显式频散方程.结果表明,Rayleigh表面波的波速小于偏振方向垂直于表面的体波,而B-G波的波速小于偏振方向垂直于矢状平面的体波.以PZT-5H材料为例,用数值方法考察表面残余应力和电学边界条件对表面波频散特性的影响发现:表面残余应力只对第一阶Rayleigh波有明显的影响;电学开路情形的B-G波比电学闭路情形的B-G波传播快.本文工作可为纳米表面声波器件的设计或压电纳米结构的无损检测提供理论依据.  相似文献   

11.
Preface     
This special issue of PARTICUOLOGY is devoted to the first UK-China Particle Technology Forum taking place in Leeds, UK, on 1-3 April 2007. The forum was initiated by a number of UK and Chinese leading academics and organised by the University of Leeds in collaboration with Chinese Society of Particuology, Particle Technology Subject Group (PTSG) of the Institution of Chemical Engineers (IChemE), Particle Characterisation Interest Group (PCIG) of the Royal Society of Chemistry (RSC) and International Fine Particle Research Institute (IFPRI). The forum was supported financially by the Engineering and Physics Sciences Research Council (EPSRC) of United Kingdom,  相似文献   

12.
13.
Contributions: The Journal, Acta Mechanica Solida Sinica, is pleased to receive papers from engineers and scientists working in various aspects of solid mechanics. All contributions are subject to critical review prior to acceptance and publication.  相似文献   

14.
15.
正http://www.icfm7.org First Announcement and Call for PapersThe objective of International Conference on Fluid Mechanics(ICFM)is to provide a forum for researchers to exchange new ideas and recent advances in the fields of theoretical,experimental,computational Fluid Mechanics as well as interdisciplinary subjects.It was successfully convened by the Chinese Society of Theoretical and Applied Mechanics(CSTAM)in Beijing(1987,  相似文献   

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李俊  冯伟哲  高效伟 《力学学报》2016,48(2):387-398
相对于有限元法,边界单元法在求解断裂问题上有着独特的优势,现有的边界单元法中主要有子区域法和双边界积分方程法.采用一种改进的双边界积分方程法求解二维、三维断裂问题的应力强度因子,对非裂纹边界采用传统的位移边界积分方程,只需对裂纹面中的一面采用面力边界积分方程,并以裂纹间断位移为未知量直接用于计算应力强度因子.采用一种高阶奇异积分的直接法计算面力边界积分方程中的超强奇异积分;对于裂纹尖端单元,提供了三种不同形式的间断位移插值函数,采用两点公式计算应力强度因子.给出了多个具体的算例,与现存的精确解或参考解对比,可得到高精度的计算结果.  相似文献   

19.

2008年5月12日,汶川M80地震在四川省绵竹市清平乡文家沟内诱发一巨型滑坡。通过现场调查得知,滑坡前后缘高差455m,厚度20~30m,滑面为基岩层面,初始方量2750×107m3。滑体在运动中转化为碎屑流。滑坡-碎屑流总的水平运动距离为4022m,垂直运动距离为1443m,遗留的堆积物体积达5×107m3。滑坡距映秀—北川断裂仅36km,位于其下盘,地震烈度达XI度。滑坡导致文家沟中48人遇害,并形成一条完整的地震次生地质灾害链。初步分析表明滑坡启动速度快,滑坡向碎屑流转化过程明显、地点明确。碎屑流运动过程复杂,伴有强烈的“气垫效应”和“前缘气浪冲击效应”。作者认为,文家沟滑坡的高启动速度是长持时强烈地震动作用的结果,与山体的猛烈碰撞是导致滑体解体并转化为碎屑流的原因。  相似文献   

20.
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