本文關(guān)鍵詞：具有表面效應(yīng)的壓電半空間中的表面波　出處：《力學(xué)學(xué)報(bào)》2017年03期 　論文類型：期刊論文

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【摘要】：納米科技的快速發(fā)展使壓電納米結(jié)構(gòu)在納米機(jī)電系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用,形成了諸如納米壓電電子學(xué)等新的研究方向.與傳統(tǒng)的宏觀壓電材料相比,在納米尺度下壓電材料往往呈現(xiàn)出不同的力學(xué)特性,而造成這種差異的原因之一便是表面效應(yīng).本文基于Stroh公式、Barnett-Lothe積分矩陣及表面阻抗矩陣,研究計(jì)入表面效應(yīng)的任意各向異性壓電半空間中的表面波傳播問題,導(dǎo)出了頻散方程.針對橫觀各向同性壓電材料,假設(shè)矢狀平面平行于材料各向同性面,發(fā)現(xiàn)Rayleigh表面波和B-G波解耦,并得到各自的顯式頻散方程.結(jié)果表明,Rayleigh表面波的波速小于偏振方向垂直于表面的體波,而B-G波的波速小于偏振方向垂直于矢狀平面的體波.以PZT-5H材料為例,用數(shù)值方法考察表面殘余應(yīng)力和電學(xué)邊界條件對表面波頻散特性的影響發(fā)現(xiàn):表面殘余應(yīng)力只對第一階Rayleigh波有明顯的影響;電學(xué)開路情形的B-G波比電學(xué)閉路情形的B-G波傳播快.本文工作可為納米表面聲波器件的設(shè)計(jì)或壓電納米結(jié)構(gòu)的無損檢測提供理論依據(jù).
[Abstract]:The rapid development of nanotechnology to piezoelectric nano structure has been widely used in nano electromechanical system, formed a research direction such as piezoelectric Nano Electronics new macro. Compared with the traditional piezoelectric materials, the nanometer scale piezoelectric materials often exhibit different mechanical properties, and the cause of this difference is the surface effect. Based on the Stroh formula, Barnett-Lothe integral matrix and surface impedance matrix, surface wave propagation problems in arbitrary anisotropic considering surface effect of piezoelectric half space, derived the dispersion equation for transversely isotropic piezoelectric materials, assuming that the sagittal plane parallel to the isotropic surface material, found Rayleigh the surface wave and B-G wave decoupling, and get the explicit frequency dispersion equation. The results show that the wave velocity is less than Rayleigh body surface wave polarization direction perpendicular to the surface, and B-G wave Body wave velocity is smaller than the polarization direction perpendicular to the sagittal plane. Using PZT-5H material as an example, the influences of surface residual stress and electrical boundary conditions on the effect of dispersion of surface wave frequency is found by numerical method: residual stress on the surface only has obvious influence on the first order Rayleigh wave; B-G wave B-G Bobbi electrical circuit electrical situation open the case quickly. This work provides a theoretical basis for the nondestructive testing for nano surface acoustic wave device design or piezoelectric nano structure.

【作者單位】： 浙江大學(xué)工程力學(xué)系;浙江大學(xué)流體動(dòng)力與機(jī)電系統(tǒng)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室;浙江省軟體機(jī)器人與智能器件研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室;
【基金】：國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(11532001,11621062)
【分類號(hào)】：O341;TB34
【正文快照】： 2017 05 02收稿,2017 05 23錄用,2017 05 23網(wǎng)絡(luò)版發(fā)表.Zhou Weijian,Chen Weiqiu.Surface waves in a piezoelectric half-space with surface effect.Chinese Journal of Theoretical and AppliedMechanics,2017,49(3):597-604of the bulk waves polarized in the dir

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本文編號(hào)：1394374