功能梯度多孔磁电弹板的等几何建模与自由振动分析

针对功能梯度多孔磁电弹(functional graded porous-magneto electro elastic,FGP-MEE)板结构,该文基于等几何分析法(isogeometric analysis,IGA),采用一阶剪切变形理论(first-order shear deformation theory,FSDT)建立了等几何数值分析模型。首先,根据修正幂律(modified power law,MPL)方法得到了具有4种不同孔隙分布形式(V_(u),V_(o),V_(x),V_(v))功能梯度多孔磁电弹结构的等效材料参数;然后,利用磁-电-弹耦合本构方程、哈密顿变分原理以及等几何分析方法推导了FGP-MEE板的控制方程,并通过与已有文献对比,验证了所建模型的有效性和准确性;最后,研究了孔隙系数、功能梯度指数、孔隙分布形式、结构的几何参数(宽厚比、长宽比)以及边界条件对FGP-MEE板自由振动的影响。研究结果表明,材料中孔隙分布形式、孔隙系数以及功能梯度指数的变化对FGP-MEE板的固有频率有较大影响,且在孔隙呈V_o型分布时板的固有频率最大。

温度效应下磁电弹圆杆中的孤波分析

以无限长磁电弹圆杆为研究对象,建立了横观各向同性磁电弹圆杆的本构关系,通过非线性弹性位移关系和等效泊松比,结合哈密顿原理和欧拉方程,推导出了无限长磁电弹性圆杆的波动方程。采用扩展的Tanh展开法对波动方程进行求解,得到了方程的精确孤波解;采用Matlab进行模拟,得到了磁场强度为50 kA/m,100 kA/m和150 kA/m,电场强度为50 kV/m,100 kV/m和150 kV/m,温差为20℃,60℃和100℃,半径为0.02 m,0.05 m和0.08 m下的波形图。数值分析结果表明,随着磁场强度、电场强度和温差的增大,波速呈现减小趋势;随着杆半径的增加,色散参数和波长会变大。

压电复合材料的电弹耦合特性分析

利用Eshelby理论及Mori Tanaka平均场原理, 推导出压电陶瓷/聚合物两相复合材料的有效电弹模量表达式。该表达式能反映两相材料复合的物理本质。并以椭圆柱形压电纤维增强的聚合物基复合材料为例,分析压电复合材料的电弹耦合特性。结果表明: 复合材料的平均电弹模量在很大程度上取决于电弹耦合效应;该效应与组成相的空间连接型、体积占有率及压电夹杂形状有关; 耦合效应的存在是由各组成相材料性能差异引起的。

GdCa_4O(BO_3)_3晶体电弹常数的测量

首次测量了ＧｄＣａ_４Ｏ（ＢＯ_3）_3晶体的全部介电常数、压电应变常数和部分机电耦合系数。

磁电弹板双材料板中厚度-扭曲波的传播

研究了磁电弹双材料板(板的上下表面是机械自由、电学开路和磁学短路的)中厚度-扭曲波的传播.基于磁电弹全耦合的本构方程,首先推导了厚度扭曲波传播的一般解,然后利用边界条件和界面条件得到了频率方程.数值算例分析了压电(BaTiO_3)-压磁(CoFe_2O_4)双材料板中厚度扭曲波传播时,位移、电势和磁势的变化特征以及模态数与几何尺寸的关系.

偏压电场作用下磁电弹板中Lamb波传播研究

基于磁电弹性材料的本构关系和运动微分方程,研究了磁电弹板中Lamb波的传播特性.在电磁开路和短路两种边界条件下,导出了偏压电场作用下磁电弹板中Lamb波的对称模态和反对称模态的相速度方程,求解了相应的应力场.通过数值算例分析了偏压电场对相速度和应力场的影响.结果表明,偏压电场对相速度有较大影响,对应力场几乎没有影响.研究成果可为设计磁电换能器提供一定的理论参考.

压电螺位错与圆夹杂的电弹相互作用

研究压电材料中压电螺位错与圆夹杂的相互作用问题，分析基体与夹杂的相对刚度以及压电效应对作用于位错上像力的影响，得到了新的相互作有机理。

磁电弹体中正三角形孔边裂纹的反平面问题

目的解析研究磁电弹性中正三角形孔边均布3条裂纹问题的断裂性能。方法通过构造保角映射函数,利用复变函数方法,将解析函数边值问题转化为Cauchy积分方程组。结果借助Cauchy积分公式和留数定理分别获得了磁电非渗透边界条件和磁电渗透边界条件下裂纹尖端场强度因子和能量释放率的解析表达式。结论数值算例结果显示了在2种磁电边界条件下,三角形孔洞尺寸和机电磁3种外载荷对材料断裂行为的影响规律。

四硼酸锂(Li_2B_4O_7)压电晶体全部电弹常数的测定

本文提出了测量4mm点群压电晶体全部电弹常数的新方案,并以此方案具体测定了四硼酸锂(Li_2B_4O_7)压电晶体的所有电弹常数。该方案的突出特点是,被测样品仅用三种切型的晶片。

不均匀磁电弹板中的厚度扭曲波的传播

压电-压磁复合材料或结构的许多应用是与弹性波的传播密切相关的,这要求人们首先从理论的角度弄清楚弹性波的传播规律。本文研究由多个不均匀磁电弹介质组成的薄板厚度扭曲波的传播性质,从磁电弹全耦合场三维方程出发得到了其精确解,根据所得到的解分析了波的传播特征,这些结果对于理解和设计谐振器、滤波器以及声波元件提供了有价值的理论基础。

含椭圆刚性夹杂压电材料反平面问题的电弹分析

应用保角变换和Ｌａｕｒｅｎｔ级数展开方法，得到集中力和点电荷作用下含椭圆刚性夹杂压电材料反平面问题的电弹解。在此基础上，着重分析了刚性线夹杂端部电弹场的性态，结果表明，在刚性线夹杂端部，应变、应力和电场强度呈现出逆方根的奇异性，而电位移没有奇异性。

磁电弹圆柱中轴对称压缩波的传播

为研究无限长横观各向同性磁电弹圆柱中轴向对称压缩波的传播,考虑16种边界条件,得出广义频散方程,并讨论不同边界条件下波的频散特性。数值结果表明边界条件对磁电弹圆柱中轴向对称压缩波的传播特性有着显著的影响。

压电材料电弹边值问题的研究进展

简要介绍了压电材料的基本方程和边界条件，综述和评价了压电材料电弹边值问题的研究进展。

磁电弹固体中弹性波传播问题的研究进展

简要介绍了磁电弹材料的特征和基本方程,评述了这类材料中弹性波传播问题的研究进展,主要包括表面波、界面波和导波等。

2个功能梯度磁电弹半空间界面的Stoneley波

研究了上下2个功能梯度磁电弹半空间界面处的Stoneley波的波速问题.在磁电弹半空间1中,结合材料特点,由磁电弹介质的本构方程退化为横观各向同性梯度磁电弹介质的本构方程,结合波解的形式,给出了磁电弹半空间1的本构方程,同时推导出梯度磁电弹半空间2的本构方程.利用磁电弹材料界面的连续条件,得到了2个功能梯度磁电弹半空间界面处的Stoneley界面波的波速方程.研究结果为磁电弹材料在工程中的应用提供很好的理论依据.

磁电弹双材料条中螺位错与界面边裂纹的相互作用

研究半无限长磁电弹双材料条中螺位错与界面边裂纹的相互作用。基于镜像原理和保角变换方法,得到了弹性场、电场和磁场的解析解,给出了应力、电位移、磁感应强度、应力强度因子以及像力的显函表达式。以压电-压磁双材料条形介质为例,分析了应力场、电位移和磁感应强度的分布特性,讨论了几何参数、压电和压磁效应对应力强度因子和像力的影响。

任意转角石英晶片电弹常数的快速计算

电弹常数是描述压电材料最重要的常数,压电元器件的设计以其所用压电材料的电弹常数为基础。石英晶体是目前应用最广的压电材料,由于晶体的各向异性,其电弹常数的值随品片的切割方位而变,且通常须用矩阵表示。因此,任意切型和切角的电弹常数计算就变得非常复杂。本文对任意切型的电弹常数归纳了一种简便的计算方法并在微机上编出了相应的程序。通过运行本文工作的程序,即可随时得到任意切型及切角电弹常数的理论值,这样就可为研制和设计工作提洪可靠的理论依据,并节省大量的人工计算时间。

磁电弹双材料中的螺位错

研究无限大磁电双材料中的螺位错问题。使用镜像位错法,得到了位错产生的弹性场、电场和磁场以及作用在位错上的像力。结果表明,两相之间的相互作用使得位错可以引起电场和磁场,这种现象对于单相磁电弹材料是不存在的。详细分析了压电-压磁双材料中应力场、电位移和磁感应强度的特性以及位错与界面的相互作用。

功能梯度磁电弹耦合结构中的间隙波

研究了由均匀磁电弹半空间和功能梯度磁电弹层组成的耦合结构中间隙波的传播特性.假定功能梯度层的材料性能沿厚度方向呈指数变化,且其表面机械自由,但承受两种电磁边界条件.首先推导了频散方程,然后结合数值算例分析了功能梯度层材料性能的梯度变化、厚度及电磁边界条件对相速度的影响,结果对功能梯度磁电弹材料在声波器件中的应用具有参考价值.

柔顺电极对介电弹性体微驱动器性能的影响

通过阴离子开环聚合法,制备了高乙烯基含量的甲基乙烯基硅橡胶(VMQ),基于点击化学反应成功地将3-巯基丙酸接枝到VMQ,利用不同接枝率的极性硅胶制备了炭基导电填料掺杂的柔顺电极(CE)。探讨了CE在大形变下的导电性能及其对丙烯酸酯介电弹性体(VHB 4905)微驱动器的电致形变的影响。结果表明,采用接枝率约89%的极性硅胶制备的CE与VHB 4905之间的剥离强度显著提高;CE在大应变下,导电性能和抗撕裂能力显著提高;并使VHB 4905在100%等双轴预应变下,在较小电场下即可产生较大的电致形变。