静水压力下压电弹性圆柱振动的主动控制

对静水压力下压电弹性层合壳的振动控制进行了研究。首先利用Hamiltion原理推导出压电弹性层合壳的非线性动力基本方程，进一步得到了静水压力作用下封闭压电弹性层合壳的动力方程。对两端简支条件下的压电弹性圆柱壳的振动问题进行了求解，并基于速度反馈控制法得到了带压电感测层／激励层的层合圆柱壳的主动控制模型，相应的数值结果表明在载荷的情况下，压电层上施加合适大小，方向的电压可以改变圆柱壳的静变形。对于系统的动力响应问题，速度反馈的增益越大，越能抑制系统在共振区的振动，验证了该控制模型抑制结构振动的有效性。     

考虑表面效应的压电纳米梁的振动研究

一维压电纳米材料在微纳米机电系统(MEMS/NEMS)中应用广泛,对其力学性能的有效表征至关重要.基于Gurtin-Murdoch表面理论,建立了一种表征一维纳米材料表面效应的新模型.基于Timoshenko梁理论,建立了考虑表面效应的压电纳米梁控制方程,推导了几种不同边界条件下压电纳米梁的频率方程和振型方程的精确解....     

压电晶体中晶格振动对激子性质的影响

本文利用研究极性晶体中晶格振动对激子运动的影响时所采用的方法,研究了压电晶体中晶格振动对激子性质的影响,导出了压电晶体中激子的基态能量、有效质心质量和有效约化质量,以及激子中电子空穴间的有效作用势。研究结果指出:激子的自陷能和激子的有效质心质量与有效约化质量,不仅和电子-声子耦合参数、声速、德拜波数有关,而且前者还与电子、空穴质量比有关,后者与电子空穴间的相对位矢的大小和方向有关。特别值得指出的是:在压电晶体中Wanmer激子的电子空穴间的有效作用势是库伦型的,而在极性晶体中有效作用势是屏蔽型的。     

基于扭转模态的角振动压电俘能器研究

以线性压电理论为基础,分析了压电陶瓷圆柱壳的扭转振动问题.由于压电陶瓷柱壳的扭转振动使得覆盖于柱壳两端的电极之间出现电势差,通过导线连接两电极与外负载,则圆柱壳在振动过程中所捕获的能量能有效地供给微电子器件工作.得到了输出电压、电流、能量、效率以及输出功率密度的解析表达式,并数值分析了这类压电俘能器的基本性能.结果表明,这种结构能够用作压电俘能器,将旋转机械能转化成为电能.     

圆形厚度模换能器在固体介质中辐射的直达波和边缘波

本文从理论上分析了厚度模换能器向固体介质辐射的暂态声场。分析表明,整个声场由直达波、边缘纵波、边缘横波、头波及表面波部分组成,文内给出了每种波的波前或波本身的表达式,得到的结果既不很复杂,又没有丢失声场的主要特征,具有鲜明的物理意义,能很好地说明有关的实验结论。     

具界面损伤压电智能层合板的非线性自由振动分析

基于广义6自由度板理论、应变等效原理和Hamilton变分原理,通过引入三维弹性平衡方程和静电平衡方程的通解来构造满足界面间力电耦合关系和各类连续条件的位移、电势分布形函数,建立了具铺设层内和层间界面处损伤效应的压电智能层合板的非线性运动控制方程组,并运用Galerkin 方法进行求解.数值算例中,分别讨论了,不同损伤程度、压电层厚度、厚跨比及长宽比对四边简支非理想界面压电智能层合板线性自由振动频率和非线性幅频响应曲线的影响.     

超声波换能器优化设计

超声波换能器是超声检测仪器关键部件，其主要质量指标灵敏度余量和始脉冲宽这两个指标互为矛盾，对其进行优化设计目标是选择这两个指标的最佳组合．在特定压电材料和匹配条件下，要提高探伤灵敏度和缩小始脉冲党已非易事，目前国内外厂家正在从事这方面研究．本文就是介绍用数学理论和专业技术相结合解决这个课题的方法． 解决问题的具体方法是：综合运用回归设计法和正变试验法，确立质量指标与有关因素回归方程，揭示其内在规律并用以指导换能器优化设计． 通过试验和计算、分析，终于使换能器主要质量指标取得突破性进展，并获得目前国内外最佳质量指标．     

高速列车铝型板振动声辐射特性研究

采用有限元方法建立高速列车铝型板结构分析模型,在设定边界条件基础上,利用声学软件完成了结构的固有特性、结构辐射声功率等声场特性参数计算。重点研究了自由阻尼层敷设前后底板厚度及阻尼层厚度对其固有特性及截止频率值的影响,以及对板结构振动声辐射特性的影响。研究结果表明:低阶频率范围底板厚度及自由阻尼层厚度对辐射声功率影响不明显;高阶频率范围结构会发生不可忽略的局部模态变形,底板厚度越小结构总辐射声功率越大,声辐射能力越强。敷设自由阻尼层时能够降低结构辐射声功率,但是阻尼层厚度变化对辐射声功率影响不明显。     

热环境中粘贴压电层功能梯度材料梁的自由振动

研究了上下表面粘贴压电层的功能梯度材料Euler-Bernoulli梁在升温及电场作用下的屈曲和自由振动行为.在精确考虑轴线伸长基础上,建立了压电功能梯度材料层合梁在热-电-机载荷作用下的几何非线性动力学控制方程.其中,假设功能梯度材料性质沿厚度方向按照幂函数连续变化,上下压电层为各向同性均匀材料.在小振幅和谐振动假设下,上述非线性偏微分方程组被转化为两套相互耦合的常微分方程组,即过屈曲问题的控制方程和过屈曲构形附近的线性振动控制方程.采用打靶法数值求解上述两个耦合的常微分方程边值问题,获得了在均匀电场和横向非均匀升温场作用下两端固定压电.功能梯度材料层合梁在屈曲前和过屈曲构型附近的自由振动响应.绘出了梁的过屈曲平衡路径以及前3阶固有频率随热、电载荷及材料梯度参数变化的特性曲线.结果表明,梁的前3阶频率在屈曲前随着温度升高而减小,在进入过屈曲后它们却随着温度升高而增加.通过施加电压在压电层产生拉应力可有效地提高粱的热屈曲临界载荷,从而提高其固有频率.     

具有横观各向同性球形压电夹杂的压电复合材料的有效性质

压电复合材料的有效性质是一个十分重要的问题.在分析了一无限大均匀线性非压电介质中含有一个横观各向同性球形压电夹杂问题的基础上,导出了夹杂内的约束应变场和约束电场的解析表达式,进而得到了含横观各向同性球形压电夹杂的压电复合材料的有效电弹模量的稀疏解.本文结果可以用于压电复合材料或智能材料和智能结构的设计与分析.     

混沌反向学习柯西变异和声搜索算法

为了改善和声搜索算法的寻优性能,提出一种基于混沌反向学习及柯西变异的和声搜索算法.算法首先通过混沌反向学习策略初始化和声记忆库来增强初始种群的多样性;然后通过动态地改变参数PAR和BW来逃逸局部极值;接着在算法产生新解的过程中引入柯西变异策略来提高全局探索性能.最后通过对不同类型的基准测试函数进行寻优,并做了Wilcoxon秩和检验,其结果表明,所给改进算法在求解精度和收敛速度上均优于所涉及的对比算法,即所提算法是可行的.     

GaAs电阻的压电调制效应

木文提出了GaAs电阻的压电调制概念。用悬臂梁的例子,从理论和实验上研究了GaAs电阻的压电调制效应,并指出该效应与应力梯度有关。     

多目标0-1规划的和声搜索算法

针对于多目标0-1规划问题,设计了一种和声算法对其进行求解,并在计算机上予以实现.经一系列算例测试,表明算法可行有效,可求解实际应用中的相应问题.由于和声搜索算法的时间复杂度较小,在计算效率上具有明显的优势.     

横观各向同性压电材料的基本解

推导得到一组在体积力作用下压电材料平衡方程的一般解,对横观各向同性压电材料,利用一般解结合体积势理论及构造一类调和函数的方法,得到了无限体在集中力和点电荷作用下的位移和电势的有限形式的表达式,从而给出了边界元法中可用的基本解.     

压电晶体表面高速声学模式

由于超高频声表面波器件的广泛应用 ,导致人们去寻求表面高速声学模式 .根据表面瞬态激发理论 ,在压电晶体表面存在表面高速声学头波 (SHVHW)模式 ,这种模式以沿表面纵波的群速度传播 ,而且与表面是自由的或者是金属化的没有关系 ,即不存在所谓Δv/v效应 .另外一方面 ,有人却认为它是一种高速伪表面波 (HVP SAW)模式或表面纵漏波模式 ,它们的传播速度接近表面纵体波的速度 ,且它们在表面自由和金属化时 ,其传播速度有差异 ,即存在所谓Δv/v效应 .对一些常用晶体进行了实验研究 .结果表明所存在的表面高速模式是表面高速头波 ,而不是高速伪表面波 .     

超声换能器声场的快速数值模拟与声透镜的优化设计

本文针对利用COMSOL等有限元仿真软件模拟超声换能器三维声场运行速度慢的问题,基于角谱法(ASM)提出超声换能器三维声场的快速模拟方法,基于ASM和Gerchberg-Saxton迭代算法,提出超声换能器声场调控方法,并根据计算的相位差,利用3D打印技术研制声全息透镜,实现超声换能器的声场调控.     

压电晶体表面高速声学模式

由于超高频声表面波器件的广泛应用,导致人们去寻求表面高速声学模式.根据表面瞬态激发理论,在压电晶体表面存在表面高速声学头波(SHVHW)模式,这种模式以沿表面纵波的群速度传播,而且与表面是自由的或者是金属化的没有关系,即不存在所谓Δv/v效应.另外一方面,有人却认为它是一种高速伪表面波(HVPSAW)模式或表面纵漏波模式,它们的传播速度接近表面纵体波的速度,且它们在表面自由和金属化时,其传播速度有差异, 即存在所谓Δv/v效应.对一些常用晶体进行了实验研究.结果表明所存在的表面高速模式是表面高速头波,而不是高速伪表面波.     

具有振动系数时滞差分方程解的振动性

本文研究了一类具振动系数时滞差分方程解的振动性,给出了一个新的振动准则,改进了已有文献中许多相关的结果．     

压电堆叠作动器的对称性求解

研究了压电堆叠作动器的对称性,并给出了系统存在的守恒量和对称性解.以轴向运动的压电堆叠作动器为研究对象,根据其结构特点,选取位移和磁链作为广义坐标,运用能量方法,建立了压电堆叠作动器的Lagrange(拉格朗日)方程.引入位移和磁链广义坐标的无限小群变换,分别研究了压电堆叠作动器的Noether对称性和Lie对称性,给出了广义Noether恒等式、广义Killing方程、广义Noether定理和Lie定理,计算了压电堆叠作动器存在的Noether对称性和Lie对称性的生成元,并给出了相应系统存在的守恒量.最后,利用得到的守恒量,给出了压电堆叠作动器对称性解,并计算了在控制电压变化的情况下位移和速度的动态响应曲线.