發(fā)布時間：2017-10-27 01:20

  本文關鍵詞：表面效應下SH波在納米層狀結(jié)構中的傳播

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【摘要】：納米層狀結(jié)構,如納米薄膜和納米板,是微納型傳感器和致動器的重要元件,尤其當它們還具有壓電特性時。研究表面效應下彈性波在納米層狀結(jié)構中的傳播特性是設計和評估這類智能結(jié)構的關鍵理論基礎。本文基于表面彈性理論和彈性波理論,對SH型面波在納米層狀結(jié)構中的傳播特性進行了系統(tǒng)的理論研究。研究內(nèi)容包括:(1)對表面效應下Love波在納米彈性薄膜附著于半無限大彈性基底結(jié)構中的傳播問題,得到了Love波的頻散方程和波結(jié)構方程,重點討論了薄膜厚度和表面彈性常數(shù)的影響。研究表明:當薄膜厚度減小至納米級時,表面效應將對波的頻散和波結(jié)構產(chǎn)生重大影響。此時,Love波頻散表現(xiàn)出明顯的厚度依賴性,且所有模態(tài)下波的相速度隨薄膜厚度的減小或表面彈性常數(shù)的增加而增大。此外,表面效應可能在Love波的一階頻散模態(tài)中引起截止頻率。當波的頻率小于該截止頻率時,Love波將消失。該截止頻率依賴于薄膜厚度、表面彈性常數(shù)和體材料彈性常數(shù)相關。對波結(jié)構而言,彈性薄膜自由表面處的表面效應(自由表面效應)將降低彈性薄膜中的波動幅度,而薄膜與基底界面處的表面效應(界面效應)則加劇彈性薄膜中的振動。上述影響隨著表面彈性常數(shù)的增加更加明顯。(2)對表面效應下Love波在納米壓電薄膜附著于半無限大彈性基底結(jié)構中的傳播問題,采用電開路和電短路兩種電場邊界條件,推出了Love波的頻散方程和波結(jié)構方程,討論了薄膜厚度、表面參數(shù)和電場邊界條件的影響。研究表明:兩種電場邊界條件下,波的相速度均隨薄膜厚度的減小或表面常數(shù)的增加而增大。電開路條件時,所有模態(tài)的波以Love波的形式傳播,表面效應對波頻散和波結(jié)構的影響與彈性納米薄膜的情況相似。在電短路條件下,二階及以上模態(tài)的波以Love波的形式存在。但一階模態(tài)的波則可能是Love波或Bleustein-Gulyaev(B-G)波,取決于自由表面效應和界面效應。當只有自由表面效應時,波的傳播形式為二階B-G波。當只有界面效應時,波以一階B-G波的形式傳播。當兩處表面效應同時存在時,波在結(jié)構中以Love波的形式傳播。此外,表面效應影響下的波結(jié)構特性的變化規(guī)律與波傳播形式的改變相對應。(3)對表面效應下SH波在雙層不同納米彈性薄膜中的傳播問題,求解了SH波的頻散曲線和波結(jié)構方程,重點討論了薄膜厚度、兩層薄膜厚度比、表面彈性常數(shù)的影響。研究表明:在納米尺度下,上述因素對波的頻散特性有重要的影響。此外,利用SH波在低頻段的頻散特性,提出了一種根據(jù)波速求表面和界面常數(shù)的連續(xù)介質(zhì)方法。
【關鍵詞】：納米(壓電)薄膜 表面效應 SH波 波頻散 波結(jié)構
【學位授予單位】：西南科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TB383.1
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 1 緒論10-17
• 1.1 研究背景和意義10-11
• 1.2 彈性波理論概述11-12
• 1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-15
• 1.3.1 表面彈性理論研究現(xiàn)狀12-13
• 1.3.2 宏觀尺度下SH波傳播問題的研究現(xiàn)狀13-15
• 1.3.3 表面效應下彈性波的研究15
• 1.4 研究內(nèi)容與創(chuàng)新點15-17
• 2 Love波在納米彈性層狀半空間中的傳播17-32
• 2.1 引言17
• 2.2 問題建模與求解17-20
• 2.3 數(shù)值結(jié)果及討論20-30
• 2.3.1 Love波的頻散曲線20-26
• 2.3.2 Love波的波結(jié)構26-30
• 2.4 本章小結(jié)30-32
• 3 Love波在納米壓電層狀半空間中的傳播32-63
• 3.1 引言32
• 3.2 問題建模與求解32-37
• 3.3 數(shù)值結(jié)果及討論37-61
• 3.3.1 Love波的頻散曲線37-51
• 3.3.2 Love波的波結(jié)構51-61
• 3.4 本章小結(jié)61-63
• 4 SH波在雙層納米彈性薄膜中的傳播63-81
• 4.1 引言63
• 4.2 問題建模與求解63-65
• 4.3 數(shù)值結(jié)果及討論65-79
• 4.3.1 SH波的頻散曲線66-77
• 4.3.2 求表面彈性常數(shù)的連續(xù)介質(zhì)方法77-79
• 4.4 本章小結(jié)79-81
• 5 結(jié)論與展望81-83
• 5.1 主要工作總結(jié)81-82
• 5.2 后續(xù)研究展望82-83
• 致謝83-84
• 參考文獻84-90
• 攻讀碩士學位論文期間發(fā)表的學術論文90

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本文編號：1101315