基于时域谱单元的三维压电耦合结构波传播分析

摘要

针对压电元件在结构健康监测领域的广泛应用,推导了一种三维压电耦合时域谱单元.考虑压电元件用作驱动器与传感器时两种不同的工况,分别用该谱单元方法和传统有限元法计算了弹性导波在压电耦合结构中的传播行为,以验证该方法的精度和效率;进一步开展了结构弹性波传播实验,实验验证了该方法的有效性.结果表明:相较于传统有限元法,在波传播问题中,谱单元方法能够大大降低计算规模,提高运算速度;在模拟弹性导波的A0模式时,谱单元方法能够快速收敛到精确解;与实验结果的比较进一步验证了该方法在三维压电耦合结构波传播问题模拟中的有效性.