借助壓電效應和壓磁效應,可以對納米層狀智能材料周期結(jié)構(gòu)中彈性波的傳播進行主動控制,這為納米級波動器件的設計與應用提供了新的思路。本文基于非局部理論,考慮了材料的內(nèi)部特征尺寸,求解了考慮力-電-磁多場耦合效應的波動方程,對納米層狀智能材料周期結(jié)構(gòu)的若干波動問題進行了研究。主要內(nèi)容和結(jié)果包括:1.研究了納米層狀壓電周期結(jié)構(gòu)中反平面和面內(nèi)模態(tài)波的傳播特性,考慮了垂直入射和斜入射兩種情形,應用傳遞矩陣法計算了局部化因子和頻散曲線,并應用剛度矩陣法計算了有限層結(jié)構(gòu)的傳輸系數(shù)。結(jié)果表明,當考慮尺寸效應時,彈性波在納米層狀周期結(jié)構(gòu)中會出現(xiàn)截止頻率,截止頻率隨著內(nèi)部特征長度相對外部尺寸的減小而降低,在截止頻率附近存在很強的局部化現(xiàn)象。在垂直入射的情形下,面內(nèi)混合模態(tài)解耦成純彈性的P波模態(tài)和壓電剪切耦合的QSV波模態(tài)。P波的截止頻率比QSV波的大,因此P波的截止頻率決定了面內(nèi)混合模態(tài)的截止頻率。在斜入射的情形下,隨著入射角的增大,在一定范圍內(nèi),低頻帶隙逐漸變寬且升高。入射角對高頻特性影響不大,對截止頻率無影響。2.研究了 Lamb型導波在納米層狀壓電周期結(jié)構(gòu)中的傳播特性。在基于非局部理論面內(nèi)模態(tài)波動方程...

【文章頁數(shù)】：131 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
致謝
摘要
ABSTRACT
1 緒論
    1.1 引言
    1.2 壓電和磁電層狀周期結(jié)構(gòu)的波動力學
        1.2.1 壓電層狀周期結(jié)構(gòu)中的波動特性
        1.2.2 磁電復合層狀周期結(jié)構(gòu)中的波動特性
    1.3 納米結(jié)構(gòu)的波動特性研究
        1.3.1 非局部理論及基于非局部理論的波動問題研究
        1.3.2 基于其他非經(jīng)典理論的波動問題研究
    1.4 納米智能材料和結(jié)構(gòu)的應用前景
    1.5 本文的研究目的和研究內(nèi)容
        1.5.1 本文的研究目的
        1.5.2 本文的研究內(nèi)容
2 力-電-磁多場耦合的非局部彈性波動理論簡介
    2.1 引言
    2.2 非局部理論本構(gòu)關(guān)系
    2.3 非局部理論平衡方程
    2.4 非局部理論波動方程
    2.5 非局部理論波動方程的近似微分形式
    2.6 本章小結(jié)
3 納米層狀壓電周期結(jié)構(gòu)中反平面模態(tài)的波動特性研究
    3.1 引言
    3.2 問題描述
    3.3 反平面模態(tài)的波動方程求解與傳遞矩陣
        3.3.1 波動方程的求解
        3.3.2 傳遞矩陣
    3.4 局部化因子的計算
    3.5 剛度矩陣法計算響應
    3.6 數(shù)值算例分析
        3.6.1 垂直入射
        3.6.2 斜入射
    3.7 本章小結(jié)
    本章附錄A
    本章附錄B
    本章附錄C
4 納米層狀壓電周期結(jié)構(gòu)中面內(nèi)模態(tài)的波動特性研究
    4.1 引言
    4.2 問題描述
    4.3 面內(nèi)模態(tài)波動方程的求解與傳遞矩陣
        4.3.1 面內(nèi)模態(tài)波動方程的求解
        4.3.2 傳遞矩陣
    4.4 剛度矩陣法計算響應
    4.5 數(shù)值算例分析
        4.5.1 垂直入射
        4.5.2 斜入射
    4.6 本章小結(jié)
    本章附錄A
    本章附錄B
5 納米層狀壓電周期結(jié)構(gòu)中Lamb型導波的傳播特性
    5.1 引言
    5.2 問題描述與波動方程對稱模式的通解
    5.3 邊界條件和頻散方程
    5.4 模態(tài)分析
    5.5 數(shù)值算例分析
    5.6 本章小結(jié)
    本章附錄
6 納米層狀壓電/壓磁周期結(jié)構(gòu)中的波動特性研究
    6.1 引言
    6.2 問題描述
    6.3 波動方程的求解與傳遞矩陣
        6.3.1 波動方程的求解
        6.3.2 壓電層中的非局部廣義應力
        6.3.3 壓磁層中的非局部廣義應力
        6.3.4 傳遞矩陣
    6.4 剛度矩陣法計算響應
    6.5 數(shù)值結(jié)果與分析
        6.5.1 垂直入射
        6.5.2 斜入射
    6.6 本章小結(jié)
    本章附錄A
    本章附錄B
    本章附錄C
7 結(jié)論與展望
    7.1 結(jié)論
    7.2 創(chuàng)新點
    7.3 進一步的工作展望
參考文獻
作者簡歷及攻讀博士學位期間取得的研究成果
學位論文數(shù)據(jù)集



本文編號：3837165