基于超声共振频谱法的各向异性晶体材料的弹性常数测定

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1、分类号：TB12____________密级：______________公开ＵＤＣ：____________单位代码：______________11646硕士学位论文论文题目：基于超声共振频谱法的各向异性晶体材料的弹性常数测定1111081004学号：_________________________姓名：_________________________王振固体力学专业名称：_________________________机械工程与力学学院学院：_________________________王骥教授指导

2、教师：_________________________论文提交日期：2013年11月14日万方数据AThesisSubmittedtoNingboUniversityfortheMaster’sDegreeThemeasurementofelasticconstantsofanisotropiccrystalsbyresonantultrasoundspectroscopyCandidate：ZhenWangSupervisors：ProfessorJiWangFacultyofMechanicalEnginee

3、ring&MechanicsNingboUniversityNingbo315211，ZhejiangP.R.CHINADate:Nov.2013万方数据独创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含为获得宁波大学或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。签名：

4、___________日期：____________关于论文使用授权的声明本人完全了解宁波大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。（保密的论文在解密后应遵循此规定）签名：___________导师签名：___________日期：____________万方数据宁波大学硕士学位论文基于超声共振频谱法的各向异性晶体材料的弹性常数测定摘要对于声波器件的设计来说，可靠的压电材料弹性常数是必不可少的

5、。传统的弹性常数测量方法包括超声测量法和谐振法都有各自的缺点。超声法测量时由于干扰因素较多,晶体副轴上的波速测量起来比较困难。谐振法测量试件成本很高。本文介绍了一种新型的弹性常数测量方法，并在此基础上通过自行开发程序实现了超声共振频谱（ResonantUltrasoundSpectroscopy，RUSpec）仪功能的加强，对RUSpec仪的测量模块进行了扩展。超声共振频谱法是基于Lagrangian变分原理以及Levenberg-Marquardt算法。其中Lagrangian变分原理是基于试件在无外力荷载情况下

6、试件无动能和势能之间的转化，在此基础上对Lagrangian变分方程求导就可以得到试件自由振动的频率。Levenberg-Marquardt算法是将Lagrangian变分原理计算得到的自由振动的频率与RUSpec仪测量的谐振频率运用有限差分法进行匹配，得出材料的独立弹性常数值并且给出频率匹配时的误差值。运用我们自行开发的程序对标准铝试件进行测量，并将测量结果与RUSpec仪的测试结果进行比较，通过比较发现两种方法测量结果高度一致。在此基础上我们自行开发了三角晶系测量模块和单斜晶系测量模块，并将结果与已经报道的数据

7、进行了对比，发现误差可以忽略不计。本文开发的弹性常数测量软件可以对一般各向异性弹性体的弹性常数进行快速精确的测量，大大降低了试验的成本并减少了弹性常数的测量时间。关键词：弹性常数，超声共振频谱法，晶体，拉格朗日变分法，各向异性I万方数据宁波大学硕士学位论文II万方数据宁波大学硕士学位论文THEMEASUREMENTOFELASTICCONSTANTSOFANISOTROPICCRYSTALSBYRESONANTULTRASOUNDSPECTROSCOPYAbstractForthedesignofacousticw

8、avedevices,thereliableelasticconstantsofpiezoelectricmaterialsareessential.Traditionalmethodsincludingtheresonantvibrationmethodandultrasonicmethodhavetheirdisadvantages.Forultraso