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相似文献
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1.
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   

2.
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   

3.
压电纳米材料具有机电耦合性强、功耗低和反应灵敏等独特性能,且能满足工程对压电器件微型化的要求,从而在传感、微纳米机电系统和柔性电子器件等领域展现出了广阔的应用前景. 高比表面积引起的表面效应是压电纳米材料最重要的结构特征之一,其对材料的整体力学性质起着决定性的作用.表面效应会导致应力和电位移在压电表面的两侧出现间跃,故传统的力电场连续性条件将不再适用.考虑表面为不计厚度却拥有独立材料参数的薄层,采用表面压电模型计及表面弹性、表面压电性、表面介电性和表面密度的影响,本文研究了压电纳米板中SH型导波的传播特性,给出了板边界处的非典型力电平衡条件,得到了频散方程的解析表达,并结合数值算例详细讨论了表面材料参数和结构尺寸对对称和反对称频散模态的影响.结果表明:SH型导波在压电纳米板中的传播具有明显的尺寸相关性,即当板厚很小时,表面效应会显著改变其频散行为,而随着板厚的增大,表面效应的影响会不断减弱直至可忽略不计.   相似文献   

4.
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   

5.
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   

6.
带功能梯度材料的压电底层中周期裂纹对SH波的散射   总被引:1,自引:0,他引:1  
本文研究了压电材料底层中周期裂纹对SH波的散射,通过渗透边界条件和界面上连续边界条件,将问题转化为一组带Hilbter核的奇异积分方程。利用利用切比雪夫多项式逼近方法求解Hilbter核的奇异积分方程,给出了标准动应力强度因子和电位移强度因子的表达式。最后通过数值算例说明了几何参数、物性参数,入射波频率和振幅等对强度因子的影响.  相似文献   

7.
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   

8.
SH波在正交各向异性功能梯度无限长条中心裂缝处的散射   总被引:3,自引:0,他引:3  
研究了正交各向异性功能梯度材料无限长条中心裂缝对SH波的散射问题,为方便起见,材料两个方向的剪切模量和密度假定为指数模型.通过Fourier积分变换,将问题转化为对偶积分方程的求解.然后,用Copson方法求解对偶积分方程,定义了标准动应力强度因子,通过数值算例,讨论了在SH波作用下,裂缝尖端的标准动应力强度因子与入射波的频率、材料参数之间的关系.  相似文献   

9.
功能梯度材料板中Lamb波传播特性研究   总被引:3,自引:1,他引:3  
对材料性能参数沿厚度连续变化的横观各向同性热应力缓和型功能梯度材料板中Lamb波的传播问题,采用幂级数法,求得其相速度方程.借助数值算例,分析了参数梯度变化对Lamb波频散曲线的影响,并与相应陶瓷板和金属板中的频散曲线进行了对比.进一步研究了参数梯度变化对波结构的影响,揭示了Lamb波在这种非均质板中的传播行为,所得结果可以为功能梯度材料及结构的超声表征与检测提供理论依据.  相似文献   

10.
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   

11.
This paper investigates shear horizontal (SH) waves propagating in a periodically layered structure that consists of piezoelectric (PE) layers perfectly bonded with piezomagnetic (PM) layers alternately. The explicit dispersion relations are derived for the two cases when the propagation directions of SH waves are normal to the interface and parallel to the interface, respectively. The asymptotic expressions for dispersion relations are also given when the wave number is extremely small. Numerical results for stop band effect and phase velocity are presented for a periodic system of alternating BaTiO3 and Terfenol-D layers. The influence of volume fraction on stop band effect and dispersion behaviors is discussed and revealed.  相似文献   

12.
We analyze shear-horizontal vibrations of a functionally graded piezoelectric plate of polarized ceramics or crystals of 6mm symmetry.The material of the central portion of the plate is different from that of the rest of the plate.It is shown that when the material properties of the central portion and the rest of the plate satisfy certain conditions,there exist trapped thicknessshear and thickness-twist modes whose vibrations are mainly confined within the central portion and decay quickly outside the central portion.The effects of the functionally graded material properties on the behaviors of the trapped modes are examined.  相似文献   

13.
In this paper, the dynamic behavior of a permeable crack in functionally graded piezoelectric/piezomagnetic materials is investigated. To make the analysis tractable, it is assumed that the material properties vary exponentially with the coordinate parallel to the crack. By using the Fourier transform, the problem can be solved with the help of a pair of dual integral equations in which the unknown is the jump of displacements across the crack surfaces. These equations are solved to obtain the relations between the electric filed, the magnetic flux field and the dynamic stress field near the crack tips using the Schmidt method. Numerical examples are provided to show the effect of the functionally graded parameter and the circular frequency of the incident waves upon the stress, the electric displacement and the magnetic flux intensity factors of the crack.  相似文献   

14.
梯度材料层状结构中的Love波   总被引:10,自引:3,他引:10  
研究了功能梯度材料层状结构中Love波的传播特性对覆盖层中的剪切弹性模量沿厚度方向为指数函数和幂函数变化的两种函数形式,利用WKB方法分别求得了波传播问题的近似解析解,通过计算分析,得到了Love波在功能梯度材料层中传播的一些规律.  相似文献   

15.
The present paper considers the scattering of the time harmonic stress wave by a single crack and two collinear cracks in functionally graded piezoelectric material (FGPM). It is assumed that the properties of the FGPM vary continuously as an exponential function. By using the Fourier transform and defining the jumps of displacements and electric potential components across the crack surface as the unknown functions, two pairs of dual integral equations are derived. To solve the dual integral equations, the jumps of the displacement and electric potential components across the crack surface are expanded in a series of Jacobi polynomials. Numerical examples are provided to show the influences of material properties on the dynamic stress and the electric displacement intensity factors.  相似文献   

16.
The propagation of surface acoustic waves in layered piezoelectric structures withinitial stresses is investigated.The phase velocity equations are obtained for electrically free andshorted cases,respectively.Effects of the initial stresses on the phase velocity and the electrome-chanical coupling coefficient for the fundamental mode of the layered piezoelectric structures arediscussed.Numerical results for the c-axis oriented fihn of LiNbO_3 on a sapphire substrate aregiven.It is found that the fractional change in phase velocity is a linear function with the ini-tial stresses,and the electromechanical coupling factor increases with an increase of the absolutevalues of the compressive initial stresses.The results are useful for the design of surface acousticwave devices.  相似文献   

17.
彭凡  顾勇军  马庆镇 《力学学报》2012,44(2):308-316
基于经典的对应原理, 将 Mori-Tanaka 方法等细观力学结果推广于定常温度环境下的黏弹性情形. 根据泊松比与时间呈弱相关的特点, 给出 Laplace 象空间中功能梯度材料的松弛模量和热膨胀系数, 并直接建立耦合热应变的多维黏弹性本构关系. 在此基础上, 求解黏弹性功能梯度圆柱薄壳在热环境中的轴对称弯曲蠕变变形问题. 考虑材料热物参数的温度相关性, 首先确定稳态温度场, 导出相空间中轴对称弯曲变形的解析解, 采用数值反演得到蠕变变形. 算例表明, 蠕变初期, 热环境的影响明显, 随着时间增加, 热应力松弛, 影响逐渐消失. 当圆柱薄壳受轴压时, 相比于两端固支, 两端简支的端部变形更加明显. 通过圆柱薄壳的轴对称弯曲求解, 给出体积含量呈任意分布的黏弹性功能梯度结构在热机载荷下的蠕变分析途径.   相似文献   

18.
We investigate analytically the effect of initial stress in piezoelectric layered structures loaded with viscous liquid on the dispersive and attenuated characteristics of Love waves, which involves a thin piezoelectric layer bonded perfectly to an unbounded elastic substrate. The effects of initial stress in the piezoelectric layer and the viscous coefficient of the liquid on the phase velocity of Love waves are analyzed. Numerical results are presented and discussed. The analytical method and the results can be useful for the design of chemical and biosensing liquid sensors.  相似文献   

19.
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   

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