广义场作用对电磁弹性结构中弹性波传播的影响

摘要

电磁弹性结构中声表面波的传播特性研究是近年来较新的课题,人们也进行了不断的探索与研究。但对广义场下的情形研究较少,且不系统,特别是电场及磁场下的研究更少。
　　鉴于此,本文将系统的研究广义场下电磁弹性结构中声表面波的传播性能。从基础理论出发,给出横观各向同性电磁弹性介质的力学、电学和磁学基本方程,得出位移、电势和磁势的一般解,并给出无外加场量下电磁弹性结构中声表面波传播的频散方程。在确定广义场量(磁场、电场、应力)下电磁弹性板中耦合初始广义应力(弹性应力、电位移及磁感应强度)的基础上,根据基本方程,通过势函数法与子波技术相结合的方法,得出广义场量下声表面波的传播特性,并分别给出对称模态和反对称模态时的频散方程—波传播速度与波数的关系。
　　最后以由BaTiO3-CoFe2O4材料构成的电磁弹性板模型作为数值算例,结合广义场下电磁弹性结构中表面波的频散方程,借助Matlab软件,绘制了电磁弹性结构中Lamb波传播的对称模态及反对称模态频散曲线,并与无外加场量的情况进行对比。计算结果表明,整体而言广义场对声表面波的传播速度有所改变。在外加电场及磁场下的改变量可达2％-5％,特别是在波数(?)>10,波速改变更加明显,但是所加电场及磁场比较大。在波数(?)>10时,电场及磁场对波速的改变不太明显。而对于压力作用下的情形,波速的改变较为稳定,其改变幅度不随波数的改变而改变。

目录

摘要

ABSTRACT

第一章 绪论

1.1 电磁弹性材料的概述

1.2 电磁弹性结构的应用

1.3 国内外研究现状

1.4 本文的主要研究内容

第二章 电磁弹性体中的表面波

2.1 弹性波的类型及性质

2.2 电磁弹性固体中的弹性波

2.2.1 基本方程

2.2.2 电磁弹性结构中的波

2.3 电磁弹性板中Lamb波频散曲线

2.4 本章小节

第三章 磁场下的电磁弹性结构中的Lamb波

3.1 基本方程

3.1.1 初始条件的确定

3.1.2 基本方程及边界条件

3.2 方程的求解

3.2.1 对称模态

3.2.2 反对称模态

3.3 数值算例

3.4 本章小节

第四章 应力场下电磁弹性结构中的Lamb波

4.1 基本方程

4.2 方程的求解

4.3 数值算例及分析

第五章 偏压电场下电磁弹性结构中的Lamb波

5.1 基本方程

5.1.1 初始条件

5.1.2 基本方程及边界条件

5.2 方程的求解

5.3 数值计算及分析

第六章 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文

致谢