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相似文献
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1.
赵星  赵永茂  刘金喜 《力学学报》2011,43(5):948-952
研究了弱界面压电层/压磁半空间结构中SH波的频散特性, 界面性能由 ``弹簧'模型表征, 压电层的表面考虑电学短路和电学开路两种边界条件. 推导了显函形式的 频散方程, 并结合算例分析了界面性能和电学边界条件对SH波传播特性的影响. 数值结果表 明: 弱界面降低了SH波传播的相速度; 对于短路电边界条件, 弱界面可以使一阶模态的相速 度小于B-G表面波的速度; 对于开路电边界条件, 一阶模态的相速度总是大于剪切体波的波 速.  相似文献   

2.
赵星  刘赛  刘金喜 《力学学报》2014,46(3):382-388
研究了由均匀磁电弹半空间和功能梯度磁电弹层组成的耦合结构中间隙波的传播特性.假定功能梯度层的材料性能沿厚度方向呈指数变化,且其表面机械自由,但承受两种电磁边界条件.首先推导了频散方程,然后结合数值算例分析了功能梯度层材料性能的梯度变化、厚度及电磁边界条件对相速度的影响,结果对功能梯度磁电弹材料在声波器件中的应用具有参考价值.   相似文献   

3.
非理想界面弹性层/压电柱结构中SH波的传播特性   总被引:1,自引:0,他引:1  
研究了各向同性弹性层与压电柱之间非理想连接时沿周向传播的SH波的频散特性.弹性层表面力学自由;弹性层与压电柱之间应力连续、位移间断.通过求解控制方程,将问题的解用Bessel函数表示,利用界面条件和边界条件得到频散方程,然后对其进行数值求解,分析了界面性态、材料常数和几何尺寸对SH波传播特性的影响.  相似文献   

4.
梯度半空间梯度覆层中的Love波   总被引:2,自引:0,他引:2  
张立刚  盖秉政  朱虹  袁林 《力学学报》2007,39(5):678-684
对功能梯度弹性半空间上覆盖一层功能梯度材料中的Love波的频散问题进行了研究,给出 了Love波频散方程的一般形式. 对功能梯度弹性半空间和功能梯度覆层的反平面剪切波的运 动控制方程进行了求解,给出了半空间和覆盖层的位移、应力解析解,给出了Love波在该解析 解下的频散方程. 以覆盖层的剪切弹性模量和质量密度均呈指数函数变化,半空间的剪切弹 性模量和质量密度均呈抛物线变化为例,利用迭代方法对频散方程进行了求解,给出了频散 曲线. 结果显示:在最低阶振型频散曲线中出现截止频率.  相似文献   

5.
研究了由均匀磁电弹半空间和功能梯度磁电弹层组成的耦合结构中间隙波的传播特性.假定功能梯度层的材料性能沿厚度方向呈指数变化,且其表面机械自由,但承受两种电磁边界条件.首先推导了频散方程,然后结合数值算例分析了功能梯度层材料性能的梯度变化、厚度及电磁边界条件对相速度的影响,结果对功能梯度磁电弹材料在声波器件中的应用具有参考价值.  相似文献   

6.
分析了弹性上下半空间和PMN‐PT单晶层组成的夹层结构中SH波的传播性质,PMN‐PT单晶沿[011]c方向极化,宏观上呈mm2对称,且晶体沿角度θ方向切割。基于正交各向异性压电材料和各向同性弹性材料的基本方程,得到了夹层结构中SH波传播时行列式形式的频散方程。通过对数值算例进行分析可以看出,PMN‐PT单晶的切割角度和弹性材料属性对结构中的相速度有很大影响,因此波的某些传播性能可以通过材料的设计以及晶体切割的方向来实现,这些结论为声表面波器件的开发和应用提供了理论依据。  相似文献   

7.
SH波在压电材料条中垂直界面裂纹处的散射   总被引:1,自引:0,他引:1  
研究了SH波在压电材料条中裂纹处的散射.压电材料条两侧涂有相同梯度参数的两个半无限大功能梯度材料,裂纹垂直于界面.通过Fourier变换,利用边界条件把问题转化为柯西核奇异积分方程,然后利用Chebyshev多项式对奇异积分方程进行数值求解.通过数值计算,分析讨论了压电条的几何参数和SH波频率对标准动应力强度因子的影响.  相似文献   

8.
分析了弹性上下半空间和PMN-PT单晶层组成的夹层结构中SH波的传播性质,PMN-PT单晶沿[011]c方向极化,宏观上呈mm2对称,且晶体沿角度θ方向切割。基于正交各向异性压电材料和各向同性弹性材料的基本方程,得到了夹层结构中SH波传播时行列式形式的频散方程。通过对数值算例进行分析可以看出,PMN-PT单晶的切割角度和弹性材料属性对结构中的相速度有很大影响,因此波的某些传播性能可以通过材料的设计以及晶体切割的方向来实现,这些结论为声表面波器件的开发和应用提供了理论依据。  相似文献   

9.
在多层压电元件中,由于界面处材料成分和性质的突变,常常导致界面处应力集中,使得界面处出现开裂或蠕变现象,从而大大缩短了压电元件的使用寿命。功能梯度压电材料作为界面层,可有效的缓解界面材料不匹配导致的破坏。本文主要研究利用功能梯度压电材料界面层连接压电涂层和基底,分析三层结构在圆柱型压头作用下的力电响应。利用傅里叶积分变换技术,本文将压电涂层-功能梯度压电层-基底结构在刚性圆柱压头作用下的二维平面应变接触问题转化为带有柯西核的奇异积分方程。运用高斯-切比雪夫积分公式,将奇异积分方程转化为线性方程组并对其进行数值求解,得到压电涂层-功能梯度压电层-基底结构在圆柱形压头作用下的应力分布和电位移分布。数值结果表明,梯度压电材料参数的变化对结构中的力电响应具有重要的影响。本文研究结果对于利用功能梯度压电界面层消除界面处的应力不连续导致的界面破坏具有重要的理论指导意义,研究结果可为功能梯度压电材料界面层的设计提供帮助。  相似文献   

10.
界面特性对功能梯度智能梁静动态响应的影响研究   总被引:2,自引:0,他引:2  
采用状态空间法分析了两边简支的含压电夹层的功能梯度梁的静力弯曲和自由振动问题.为了考虑中间压电层与上、下功能梯度层之间的粘结效果,采用线性弹簧模型以模拟界面性能.假设上下功能梯度层的材料参数沿厚度连续变化,而压电层则是均匀材料,并且它们都是正交各向异性的.由于功能梯度梁的不均匀性使得直接求解比较困难,文中用层合模型来进行近似.数值算例中,分别考虑了压电层用于传感器或作动器的情形,分析了粘结界面完美程度对组合梁静力弯曲和自由振动频率的影响.  相似文献   

11.
In this theoretical study, we investigate the propagation of Love waves in a layered structure consisting of two different homogenous piezoelectric materials, an upper layer and a substrate. A functionally graded piezoelectric material (FGPM) buffer layer is in between the upper layer and the substrate. We employ the power series technique to solve the governing differential equations with variable coefficients. The influence of the gradient coefficients of FGPM and the layer thicknesses on the dispersion relations, the electro-mechanical coupling factor, and the stress distributions of Love waves in this structure are investigated. We demonstrate that the low gradient coefficient raises the significant variation of the phase velocity within a certain range of ratios of upper layer thickness to equivalent thickness. The electro-mechanical coupling factor can be increased when the equivalent thickness equals one or two wavelengths, and the discontinuity of the interlaminar stress can be eliminated by the FGPM buffer layer. The theoretical results set guidelines not only for the design of high-performance surface acoustic wave (SAW) devices using the FGPM buffer layer, but also for the measurement of material properties in such FGPM layered structures using Love waves.  相似文献   

12.
An analytical approach is used to investigate the effects of covering layer thickness on the propagation behavior of Love waves in functionally graded piezoelectric materials (FGPMs) covered with a dielectric layer. The piezoelectric substrate is polarized in the direction perpendicular to the wave propagation plane, and its material parameters change continuously along the thickness direction. The dispersion equations for the existence of Love waves with respect to phase velocity are obtained for electrically open and shorted cases, respectively. A detailed investigation of the effects of the covering dielectric layer thickness on dispersion curve, phase velocity, group velocity, and electromechanical coupling factor is carried out. Numerical results show that for a given FGPM, the covering dielectric layer thickness affects significantly the fundamental mode of Love waves but has only negligible effects on the high-order modes. The changes in phase velocity, group velocity, and electromechanical coupling factor due to the change of gradient coefficient of FGPMs could be approached approximately by changing the thickness of the covering dielectric layer, which imply a potential factor for designing new-type surface wave devices with FGPMs.  相似文献   

13.
杨娟  李星 《力学季刊》2007,28(3):471-478
研究功能梯度压电带中裂纹对SH波的散射问题,为了便于分析,材料性质假定为指数模型,并假设裂纹面上的边界条件为电渗透型的.根据压电理论得到压电体的状态方程,利用Fourier积分变换,问题转化为对偶积分方程的求解.用Copson方法求解积分方程.求得了裂纹尖端动应力强度因子、电位移强度因子的解析表达式,最后数值结果显示了标准动应力强度因子与入射波数、材料参数、带宽、波数以及入射角之间的关系.  相似文献   

14.
In this paper, we investigate the propagation characteristics of elastic guided waves in FGM spherical shells with exponentially graded material in the radial direction. A new separation of variables technique to displacements is proposed to convert the governing equations of the wave motion to the second-order ordinary differential equations with variable coefficients. By further a variables transform technique, these equations are transformed to the Whittaker equations so that analytic solutions can be obtained. For the spherical shell case, by satisfying the traction-free boundary conditions on both the inner and outer surfaces of the shell, we obtain the dispersion equations, which show that both the SH and Lamb-type wave modes are generated in the structure. The calculated dispersion curves in the functionally graded shell demonstrate a clear influence of the gradient coefficient as compared to those of the homogeneous shell, with the Lamb-type waves more sensitive to the gradient coefficient. The mode shapes and the distributions of stresses in the shells for various gradient coefficients are also presented to illustrate their dependence on the gradient coefficient.  相似文献   

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