壓電壓磁智能材料基于電磁耦合效應(yīng)以及響應(yīng)速度快等優(yōu)點而廣泛應(yīng)用于工程實際當(dāng)中,受復(fù)雜工作環(huán)境的影響,對該類材料組成的結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢測顯得尤為重要。導(dǎo)波技術(shù)作為一種高效的無損檢測技術(shù),在壓電壓磁材料中有廣闊的應(yīng)用前景。對于壓電/壓磁復(fù)合材料介質(zhì),復(fù)雜的電磁耦合特性以及介質(zhì)的各向異性,會給波動問題的求解帶來很大的困難。本文提出的譜元法基于傅里葉級數(shù)展開位移場假設(shè),可降低求解的維度,從而節(jié)約計算資源。同時可以利用Chebyshev正交多項式進(jìn)行譜單元插值,提高了特征值的計算效率,譜元法是求解壓電壓磁材料波導(dǎo)中波傳播特性一種有效的計算方法。基于該方法,本文的主要研究工作如下:（1）自主編寫了高階譜單元插值節(jié)點Matlab程序,與通用有限元軟件Abaqus相結(jié)合可生成任意截面譜單元網(wǎng)格。基于直角坐標(biāo)系下電磁彈基本方程,推導(dǎo)了任意截面下譜元法格式的頻散方程。通過與周期有限元方法對比驗證了譜元法的準(zhǔn)確性與收斂性。采用該方法研究了功能梯度矩形板的彈性波傳播問題,討論了功能梯度體積指數(shù)以及截面寬高比的影響。（2）推導(dǎo)了無限大功能梯度壓電壓磁板譜元法格式的頻散方程,分析了體積分?jǐn)?shù)指數(shù)的變化以及壓電壓磁效應(yīng)對其... 

【文章頁數(shù)】：109 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 研究背景、目的和意義
        1.1.1 導(dǎo)波無損檢測
        1.1.2 智能材料與結(jié)構(gòu)
        1.1.3 導(dǎo)波研究
    1.2 彈性導(dǎo)波數(shù)值方法
        1.2.1 譜元法
        1.2.2 正交多項式法
        1.2.3 周期有限元
    本文工作
    本文的主要創(chuàng)新點
第二章 譜元法求解任意截面波導(dǎo)問題
    2.1 直角坐標(biāo)系電磁彈基本方程
    2.2 頻散方程
    2.3 特征值、相速度、群速度
    2.4 任意截面高階譜元法
    2.5 無量綱化
    2.6 收斂性和準(zhǔn)確性分析
    2.7 Chebyshev譜元法在功能梯度矩形板中的應(yīng)用
        2.7.1 功能梯度指數(shù)對頻散曲線的影響
        2.7.2 寬高比對頻散特性的影響
    2.8 本章小結(jié)
第三章 無限大壓電壓磁板彈性波傳播特性的研究
    3.1 直角坐標(biāo)系電磁彈基本方程
    3.2 頻散方程
    3.3 準(zhǔn)確性和收斂性分析
    3.4 數(shù)值算例
        3.4.1 功能梯度壓電壓磁板
        3.4.2 材料參數(shù)梯度變化對頻散曲線的影響
        3.4.3 波結(jié)構(gòu)分析
    3.5 本章小結(jié)
第四章 曲面、環(huán)形板波導(dǎo)傳播特性的研究
    4.1 壓電壓磁多層曲面板
        4.1.1 圓柱坐標(biāo)系曲面板基本方程
        4.1.2 頻散方程
        4.1.3 準(zhǔn)確性與收斂性
        4.1.4 數(shù)值分析
    4.2 功能梯度壓電環(huán)形板
        4.2.1 圓曲線坐標(biāo)系基本方程
        4.2.2 頻散方程
        4.2.3 準(zhǔn)確性與收斂性
        4.2.4 數(shù)值計算
    4.3 本章小結(jié)
第五章 半無限大疊層壓電導(dǎo)波傳播特性研究
    5.1 基本方程
    5.2 譜元法-完全匹配層(SEM-PML)
    5.3 PML拉伸函數(shù)
    5.4 模態(tài)篩選
    5.5 準(zhǔn)確性分析
    5.6 數(shù)值算例
        5.6.1 材料特性對覆蓋層半空間結(jié)構(gòu)頻散特性的影響
        5.6.2 雙層覆蓋層半空間結(jié)構(gòu)
    5.7 本章小結(jié)
第六章 周期壓電波紋板頻散特性的研究
    6.1 周期性描述
    6.2 Bloch定理
    6.3 能帶結(jié)構(gòu)和帶隙
    6.4 周期譜元法求壓電波紋板帶隙
        6.4.1 波幅與厚度對帶隙的影響
        6.4.2 對稱性變換對帶隙的影響
    6.5 本章小結(jié)
結(jié)論與展望
    全文工作總結(jié)
    前景與展望
參考文獻(xiàn)
攻讀博士學(xué)位期間取得的研究成果
致謝
附件


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[3]功能梯度材料與結(jié)構(gòu)的若干力學(xué)問題研究進(jìn)展[J]. 仲政,吳林志,陳偉球.  力學(xué)進(jìn)展. 2010(05)
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[5]電磁彈性板中的Lamb波傳播特性分析[J]. 陳江義,陳花玲,陳柳.  中國機(jī)械工程. 2007(03)
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博士論文
[1]周期結(jié)構(gòu)的振動行為與隔振性能研究[D]. 吳志靜.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2015
[2]超磁致伸縮/壓電層狀磁電復(fù)合材料的磁電效應(yīng)研究[D]. 張納.河北工業(yè)大學(xué) 2011

碩士論文
[1]一種收集人行能量的壓電俘能器[D]. 梁林峰.北京交通大學(xué) 2015
[2]磁電介質(zhì)中Rayleigh波的傳播[D]. 楊耒.寧波大學(xué) 2012
[3]磁電彈性材料層狀結(jié)構(gòu)中Rayleigh波[D]. 程孝玉.寧波大學(xué) 2009



本文編號：3662189