非理想界面压电层状结构中SH波的传播性能

论文摘要

由于能够实现电能和机械能的相互转换,压电材料被广泛用于制作传感器、滤波器、换能器和执行器等各种压电装置。这些器件通常是层状的,而且他们的许多应用以弹性波的传播知识为理论基础。因此,压电层状结构中弹性波的传播性能一直是应用物理、力学和声学等领域内的重要研究内容。假定界面是非理想粘接的,本文研究了两种层状压电结构中的SH波传播问题,一种是平面层状的,另一种是层状复合柱体。压电材料具有横观各向同性的性能,而纯弹性材料是各向同性和正交各向异性的。对于所考虑的层状结构,推导了它们的频散方程,并对几种不同的材料组合计算了相速度随波数的变化规律。数值结果表明：（a）与理想界面比较,波数较小时,非理想界面降低了SH波传播的相速度；（b）当波数较小和界面较为理想时,压电层和纯弹性基底（或纯弹性柱）的厚度比越大,相应的相速度越小；（c）压电材料性能之间的差异对频散特性有显著的影响,而且其影响由压电材料B-G波或剪切体波的速度来反映；（d）对于正交各向异性层/压电半空间耦合结构,各向异性程度越高,相应的相速度越低。上述结果对改进层状压电结构在压电器件中的应用以及通过实验测定界面的性能具有参考价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 选题背景和意义
• 1.2 横观各向同性压电材料的基本方程
• 1.3 压电层状结构中SH波的研究现状
• 1.3.1 压电层状结构中SH波的传播
• 1.3.2 径向层状压电结构中SH波的传播
• 1.4 本文的主要研究内容
• 第二章 非理想界面压电层/弹性基底结构中SH波的传播
• 2.1 问题的描述
• 2.2 耦合场的解和频散方程
• 2.3 数值算例与讨论
• 2.4 本章小结
• 第三章 非理想界面压电/弹性复合柱体中SH波的传播
• 3.1 压电层/各向同性弹性柱复合结构中SH波的传播
• 3.1.1 问题的描述
• 3.1.2 问题的解和频散关系
• 3.1.3 数值算例与讨论
• 3.2 各向同性弹性层/压电柱复合结构中SH波的传播
• 3.2.1 问题的描述
• 3.2.2 问题的解和频散关系
• 3.2.3 数值算例与讨论
• 3.3 本章小结
• 第四章 非理想界面正交各向异性层/压电半空间结构中Love波的传播
• 4.1 问题的描述
• 4.2 正交各向异性材料反平面问题的控制方程
• 4.3 耦合场的解和频散方程
• 4.4 数值算例与讨论
• 4.5 本章小结
• 第五章 结论
• 附录
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历、在学期间的研究成果及发表的学术论文
• 个人简历
• 发表的学术论文