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相似文献
 共查询到17条相似文献,搜索用时 171 毫秒
1.
基于磁电弹性材料的本构关系和运动微分方程,研究了磁电弹板中Lamb波的传播特性.在电磁开路和短路两种边界条件下,导出了偏压电场作用下磁电弹板中Lamb波的对称模态和反对称模态的相速度方程,求解了相应的应力场.通过数值算例分析了偏压电场对相速度和应力场的影响.结果表明,偏压电场对相速度有较大影响,对应力场几乎没有影响.研究成果可为设计磁电换能器提供一定的理论参考.  相似文献   

2.
本文研究了反平面机械载荷、面内电载荷和面内磁载荷作用下磁电弹材料中含有纳米尺度孔边任意位置贯穿裂纹的Ⅲ型断裂力学性能.基于Gurtin-Murdoch表面弹性理论考虑纳米缺陷(孔洞和裂纹)的表面效应,利用磁电弹理论和复变弹性理论获得了纳米缺陷表面为磁电不可通条件下磁电弹场的精确解,给出了贯穿裂纹两端裂尖的磁电弹场强因子的解析表达.所得结果与已有研究比较说明了本文方法的有效性.讨论了裂纹位置、裂纹相互作用与施加多物理场载荷对无量纲磁电弹场强因子的影响.结果表明:贯穿裂纹裂尖的无量纲磁电弹场强因子尺寸效应显著;缺陷表面效应对裂纹耦合尖端场的影响受裂纹位置的制约;无量纲磁电弹场强因子受贯穿裂纹两端的裂纹长度比与施加力电磁载荷的显著影响.  相似文献   

3.
孔艳平  杨茜  刘金喜 《力学学报》2011,43(2):423-429
研究了磁电弹双材料板(板的上下表面是机械自由、电学开路和磁学短路的)中厚度-扭曲波的传播. 基于磁电弹全耦合的本构方程, 首先推导了厚度扭曲波传播的一般解, 然后利用边界条件和界面条件得到了频率方程. 数值算例分析了压电(BaTiO_{3})-压磁(CoFe_{2}O_{4})双材料板中厚度扭曲波传播时, 位移、电势和磁势的变化特征以及模态数与几何尺寸的关系.   相似文献   

4.
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   

5.
论文基于线性磁电弹性理论,研究了具有扇环形截面的多铁性柱形波导中的弹性波传播问题.利用波动势函数法,解析推导获得波动特征方程,进而得到弥散关系.通过算例研究了波传播的关键特性,深入分析了弥散曲线、相速度曲线和截止频率变化情况.结果显示,波的相速度和截止频率非常依赖于波导结构的扇环截面半顶角、内外径比和层合界面的弱界面系数,对于给定材料的波导结构,这些参数也是控制其弥散特性的重要影响因素.值得指出的是,在柱面应力自由的边界条件下相速度曲线中存在独特的频率带隙,而这通常是在周期结构中才会出现.  相似文献   

6.
梯度密度黏弹性材料中波的传播比较复杂。为了研究其在冲击载荷作用下黏弹性响应特征,基于控制方程的Euler形式,利用Laplace变换,得到了这种材料中的波传播规律的一个理论公式;并据此分析了双层周期性黏弹性介质中的应力情况。选择具有梯度密度特性的钛-硼化钛(Ti-TiB2)材料和碳纤维树脂材料,采用不同的叠合方向和方式,利用分离式霍普金森压杆(split Hopkinson pressure bar,SHPB)加载装置进行了动态冲击实验,并用三波法对得到的实验结果进行处理。同时,采用数值Laplace逆变换方法,结合SHPB测得的入射波与透射波数据,使用推导的理论公式计算出理论解,并与实验结果进行了比较。结果表明:(1)梯度钛-硼化钛材料由于内界面和叠层界面的存在,表现出一定的黏性特性;单层Ti-TiB2材料的计算结果和三波法分析得到的结果基本一致,双层Ti-TiB2材料叠合后的计算结果与三波法分析结果存在一定的差异。(2)双层碳纤维树脂材料表现出较强的黏弹性特征,应力波的衰减幅度较大,三波法分析结果与该材料的冲击性能有较大的差异。由此可知,无论是细微观结构特征产生的黏性,还是材料本身的黏性,对材料动力学行为的影响都不可忽略。。  相似文献   

7.
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.
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   

9.
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   

10.
含孔平板弹性波散射问题的复变函数方法   总被引:1,自引:0,他引:1  
胡超  马兴端 《力学季刊》1998,19(2):87-92
本文采用平板弯曲波动理论及复变函数方法,对平板开孔弹性波的散射及动应力集中问题进行了分析研究,得到了传播急剧记波时此种平板弯曲波动问题的分析解。若同时采用保角射技术,就为主解平板任意形状开孔弹性波的散射及动应力集中问题提供了一种统一规范的方法。作为算例,本文给出了平板开圆孔和椭圆孔附近的动应力集中系数的数值结果,并对其进行了讨论。  相似文献   

11.
基于带状单元法的电磁弹性多层板复频散特性分析   总被引:1,自引:1,他引:0  
超声波在弹性介质中传播时理论上可以分为传播、非传播及衰减模式,且分别与实、虚及复波数相对应,可用复频散特性来进行描述.这一性质在电磁弹性多层板结构中同样存在.该文利用带状单元法对其进行了分析和计算.首先,利用能量守恒定律并结合介质的本构方程、平衡方程及相应边界条件构建了结构的带状单元模型,然后利用该模型获得了电磁弹性多层板的频散方程,最后以一个由压电材料BaTiO3和压磁材料CoFe2O4构成的三层板为数值分析对象,给出了波在其中传播时的复频散特性,并利用计算结果证明了当前相关文献中材料常数引用的不合理性.  相似文献   

12.
An analytical treatment is presented for the propagation of harmonic waves in magneto-electro-elastic multilayered plates, where the general anisotropic and three-phase coupled constitutive equations are used. The state-vector approach is employed to derive the propagator matrix which connects the field variables at the upper interface to those at the lower interface of each layer. The global propagator matrix is obtained by propagating the solution in each layer from the bottom of the layered plate to the top using the continuity conditions of the field variables across the interfaces. From the global propagator matrix, we finally obtain the dispersion relation by imposing the traction-free boundary condition on the top and bottom surfaces of the layered plate. Dispersion curves, modal shapes, and natural frequencies are presented for layered plates made of orthotropic elastic (graphite–epoxy), transversely isotropic PZT-5A, piezoelectric BaTiO3 and magnetostrictive CoFe2O4 materials. While the numerical results show clearly the influence of different stacking sequences as well as material properties on the field response, the general methodology presented in the paper could be useful to the analysis and design of layered composites made of smart piezoelectric and piezomagnetic materials.  相似文献   

13.
A triangular grid method is presented to calculate propagation problems of elastic stress waves in 2-D orthotropic materials. This method is based on the dynamic equilibrium equations of the computational cells formed among the auxiliary triangular grids. The solution is obtained by calculating alternately the nodal displacements and the central point stresses of the spatial grids. The numerical results are compared with the corresponding solutions of the finite element method. Comparisons show that the triangular grid method yields a higher calculational speed than the finite element method. The stress concentrations are investigated from wave-field analyses when the stress wave propagates within an orthotropic plate with a hole. Finally, the presented numerical method is used to study the features of wave propagation and diffraction in a square orthotropic plate with a hole when an impact load is applied to the top of the plate.This work was supported by National Natural Science Foundation of China (Nos. 10025212 and 10232040) and Natural Science Foundation of Liaoning province (No. 20021070).  相似文献   

14.
Appling Mindlin's theory of thick plates and Hamilton system to propagation of elastic waves under free boundary condition, a solution of the problem was given. Dispersion equations of propagation mode of strip plates were deduced from eigenfunction expansion method. It was compared with the dispersion relation that was gained through solution of thick plate theory proposed by Mindlin. Based on the two kinds of theories, the dispersion curves show great difference in the region of short waves, and the cutoff frequencies are higher in Hamiltonian systems. However, the dispersion curves are almost the same in the region of long waves.  相似文献   

15.
对多层电磁弹性圆柱壳内波的轴向传播进行了分析。根据柱坐标系下电磁弹性多层结构的几何方程、平衡方程和本构方程,推导出了两个层间变量所满足的状态方程。通过状态方程的解和层间变量连续性条件,得到了多层圆柱体内外表面层间变量的传递关系。最后利用边界条件,导出了波在传播时所满足的频散方程,并求得该结构的模态参数。以一个三层的压电/压磁材料组成的柱壳结构作为数值算例,计算出波在其中轴向传播时的频散关系和模态参数,并对计算结果进行了分析。  相似文献   

16.
It is shown that surface waves with 12 different velocities in the cases of different magneto-electrical boundary conditions can be guided by the interface of two identical magneto-electro-elastic half-spaces. The plane boundary of one of the half-spaces is clamped while the plane boundary of the other one is free of stresses. The 12 velocities of propagation of these surface waves are obtained is explicit forms. It is shown that the number of different surface wave velocities decreases from 12 to 2 if the magneto-electro-elastic material is changed to a piezoelectric material.  相似文献   

17.
Appling Mindlin's theory of thick plates and Hamilton system to propagation of elastic waves under free boundary condition, a solution of the problem was given. Dispersion equations of propagation mode of strip plates were deduced from eigenfunction expansion method. It was compared with the dispersion relation that was gained through solution of thick plate theory proposed by Mindlin. Based on the two kinds of theories, the dispersion curves show great difference in the region of short waves, and the cutoff frequencies are higher in Hamiltonian systems. However, the dispersion curves are almost the same in the region of long waves.  相似文献   

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