功能梯度压电层/压磁半空间结构中SH波传播

分析功能梯度压电层/压磁半空间结构中SH波传播特性。功能梯度压电材料沿x2方向按指数形式变化,电学边界条件分为电学短路及开路,基于推导的频散方程数值分析功能梯度压电材料的梯度系数、覆层厚度及边界条件对频散关系影响。研究成果可为研制、设计高性能声波器件提供理论参考。     

正交各向异性弹性层/压磁半空间结构中Love波的传播

分析了正交各向异性弹性层/压磁半空间结构中Love波的传播特性,得到了Love波传播时的解析解,基于推导的频散方程,数值分析了正交各向异性层的切割角度对Love波频散关系的影响,结果显示相速度对切割角度有很大的依赖性。     

功能梯度压电双材料板中厚度-扭曲波的传播

分析了厚度-扭曲波在无限大功能梯度压电双材料板中的传播性能,板的上表面和下表面是机械自由和电学开路的,材料常数在厚度方向按指数规律变化。首先推导了满足控制方程和边界条件的电弹场,然后利用界面条件得到了厚度-扭曲波传播所应满足的关系。通过算例表明了材料梯度变化对厚度-扭曲波传播性能的影响,结果对功能梯度压电材料在声波器件中应用有参考价值。     

压电弹性层合梁-板结构中SH波的传播

建立了压电层合梁-板结构的压电-弹性动力学基本方程式，在给定压电层合梁-板结构形式和波传播方向的情况下，对基本方程式进行了简化；利用连续性条件和边界条件，建立了波传播的特征方程式，并对波动方程式进行求解；得到了前三阶频散关系曲线。通过实例数值计算，讨论了弹性层、压电层的厚度比与频散关系的影响，得出了SH波在压电层合梁-板结构中传播的基本特性。     

压电压磁双层材料界面裂纹断裂特性进一步分析

该文利用积分变换和奇异积分方程技术研究压电压磁双材料界面裂纹在磁导、电位移和机械载荷作用下的二维断裂问题。本文仅考虑四种理想的裂纹面电磁边界条件即磁电不导通(情形1)、磁导通电不导通(情形2)、磁不导通电导通(情形3)和磁电导通(情形4)。导出了应力强度因子(SIF)和能量释放率(ERR)的表达式,给出了ERR的大量数值结果,并与已有结果进行了对比。研究成果对压电压磁多层复合结构的设计具有理论与应用价值。     

非理想界面功能梯度压电/压磁双材料中的SH界面波

研究了非理想界面功能梯度压电/压磁双材料中SH界面波的传播特性,这里假定上、下半空间材料性能在垂直于界面的方向是按指数函数变化的。界面的机械条件由"弹簧"模型表征,即应力是连续的而位移是间断的;界面电磁学条件考虑电位移、电势、磁感、磁势连续和电学短路、磁学开路两种情况。推导了界面波显函形式的频散方程,通过数值计算表明了材料组合形式、界面非理想程度以及材料梯度变化对界面波相速度的影响。     

初应力对周期压电-压磁层状结构中SH波传播特性的影响

研究了存在初应力时周期压电-压磁层状结构中水平剪切波(SH波)的传播特性,这里SH波的传播方向是垂直于界面的。首先推导了计入初应力效应时压电和压磁介质控制微分方程的通解,然后利用界面条件和周期性条件,得到了显式的频散方程。对于由BaTiO3和Terfenol-D构成的周期层状结构,数值结果表明了初应力对禁带效应和传播速度的影响,所得结果可为压电-压磁层状结构在声表面波器件中的应用提供理论参考。     

压电压磁双层材料界面二维裂纹分析

该文利用积分变换和奇异积分方程技术研究压电压磁双材料界面裂纹二维断裂问题.假设界面上压电材料电势和压磁材料磁势为零:压电层表面受机械载荷和电位移作用,压磁层表面受机械载荷和磁导作用.导出了相应问题的应力强度因子和机械能量释放率的表达式,给出了机械能量释放率的数值结果.结果表明:在同样机械载荷作用下,压电压磁双材料界面裂...     

间隙波在功能梯度压电板和压电半空间结构中的传播

研究了间隙波在功能梯度压电板和压电半空间结构中的传播性质.功能梯度压电板的材料性能沿x2方向呈指数变化,首先推导了间隙波传播时的解析解,利用界面条件得到了间隙波的频散方程,基于推导的频散方程,结合数值算例分析了功能梯度压电材料的梯度、压电层厚度以及材料性能对间隙波相速度的影响,研究结果对功能梯度压电材料的覆层结构在声波器件中的应用具有重要的参考价值.     

Love波在电磁弹性多层结构中的频散特性

在电磁弹性多层结构模型的基础上, 通过本构方程和场方程推导出Love 波在电磁弹性介质中的波动方程。利用传递矩阵方法, 给出了一定边界条件下Love 波在该结构中的频散方程。通过对算例进行分析, 得出了Love 波在电磁弹性多层结构中传播的一些特性。      

弹性介质波传问题的吸收边界条件

本文通过合成一阶偏微分算子，给出了弹性介质中波传问题的吸收边界条件；为检验其吸收能力，利用弹性波的势函数理论导出了Ｐ波和Ｓ波在吸收边界处的反射系数公式。文中给出的吸收条件形式简单，且算例表明吸收效果和稳定性都很好     

压电耦合板主动控制及稳定性分析

本文研究压电耦合板的主动控制及稳定性。压电耦合板在采用作为传感器和驱动器的压电片之间的速度负反馈时 ,能增大系统的阻尼性能。本文以闭环控制系统方法的特征值分析为基础 ,分析研究了其稳定性。研究表明主动控制在增加系统阻尼性能的同时 ,亦可能导致系统出现不稳定现象。文中指出当仅有对点之间的负反馈时 ,系统是渐近稳定的 ;当负反馈增益矩阵呈非对称或对称但非正定时 ,系统可能出现非稳定。文中以算例进一步给予证实。     

磁电弹双材料条中螺位错与界面边裂纹的相互作用

研究半无限长磁电弹双材料条中螺位错与界面边裂纹的相互作用。基于镜像原理和保角变换方法,得到了弹性场、电场和磁场的解析解,给出了应力、电位移、磁感应强度、应力强度因子以及像力的显函表达式。以压电-压磁双材料条形介质为例,分析了应力场、电位移和磁感应强度的分布特性,讨论了几何参数、压电和压磁效应对应力强度因子和像力的影响。     

功能梯度压电压磁球对称问题的静力响应

研究径向载荷作用下功能梯度压电压磁空心球壳的空间球对称电磁弹耦合静力学问题。假设压电压磁空心球壳的材料参数沿球厚度方向呈幂函数分布, 在球坐标系下, 由材料的参数方程、本构方程、几何方程和平衡方程导出在外激励作用下空心球壳体的应力、电势、磁势等物理量的解析解。结构内表面材料设为常用BaTiO₃-CoFeO₄复合材料, 分别对球壳内表面受力以及内外表面存在电势差或磁势差的情况进行数值讨论, 分别给出不同梯度参数下结构内部径向应力、环向应力、电势和磁势的分布。结果表明梯度参数的选取对功能梯度压电压磁球壳的性能有很大的影响。     

正交异性球壳在冲击载荷下的弹性波传播

本文以位移和转角为独立变量导出了正交各向异性弹性薄球壳的运动方程组。该方程组反映了横向剪切变形和转动惯性效应的影响。在此基础上用有限差分法计算了球壳在冲击载荷作用下的响应,与摩托车头盔受冲击试验结果吻合较好。本文的计算方法对于受冲击载荷的复合材料壳体设计具有工程应用价值。      

压电材料修正后的H-R混合变分原理及其层合板的精确法

将三维弹性体的Hellinger-Reissner(H-R)混合变分原理引入到具有机-电耦合效应的压电材料静力学问题中,建立了压电材料修正后的H-R混合变分原理,通过变分运算和分部积分得到了压电材料的状态向量方程.给出了四边简支的压电材料层合板静力学状态向量方程的精确求解方法,数值实例的结果证明了方法是正确性的.这里的理论和求解方法同样适应于纯弹性材料板和压电材料板混合的层合板静力学问题的分析.变分原理将有利于压电材料问题相应的半解析法或有限元法的推导.