基于压电材料中界面附近圆柱夹杂对sh波的散射及动应力集中

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1、、75061097506分类号：UDC：工学硕士学位论文密级：编号：压电材料中界面附近圆柱夹杂对’SH波的散射及动应力集中硕士研究生指导教师学科、专业学位论文主审人：孙欣慰：宋天舒教授：结构工程：哈尔滨工程大学2007年2月啥尔滨工程大学硕士学位论文摘要压电材料和其它相应的力一电祸合材料相比，不但具有造价较低的特点，而且压电材料好具更高的能量密度、更高的效能和更广阔的发展空问。因此，在自动控制和自动诊断等智能机构中，越来越多的压电材料的传感器和传感器被应用。因此，研究在力电耦合场共同作用下含有缺陷的压电材料的力学性能具有重要意义。本文在线弹性范畴内，建立了求解半无限空间

2、压电材料中界面附近圆柱夹杂结构对sH波散射与动应力集中问题的解析方法。利用sH波散射的对称性和多极坐标的方法，在复平面上构造出了一个可以预先满足半无限压电介质表面应力自由及电绝缘的边界条件的波函数。利用这一波函数，将该问题转化成对一个半无限压电介质中界面附近圆柱夹杂对sH波散射的求解问题。然后利用复变函数法和波函数展开法对稳态SH波在界面附近圆柱夹杂的散射和动应力集中问题进行研究，获得了应力场与入射波强度、外加电场以及圆柱夹杂中心到界面距离与圆柱夹杂半径比值的依赖关系，得到了压电介质中圆柱夹杂周边的动应力表达式。该问题的解答可归结为对一组无穷代数方程组的求解问题，并利用

3、截断有限项的方法对具有不同压电特征参数、波数以及夹杂中心到界面的距离与圆柱夹杂半径之比的情况下的压电材料中界面附近圆柱夹杂结构进行了数值计算。计算结果表明：对于半无限压电介质中界面附近圆柱夹杂进行的低频和大压电特征参数情况下的动力分析是非常重要的。关键词：压电介质；SH波的散射；动应力集中；界面附近圆柱夹杂哈尔滨工程大学硕士学位论文AbstractPiezoelectricmaterialspossesshi曲degreeofhighpowerdensity,greatere伍eieneyandpotentialforlowcostmanufactureincompar

4、isonwithalternativeeleetromeehanieallycoupledmaterials．Asaresult,theapplicationsofpic-zoeleetriematerialshavegivenrisetotheremarkableprogressofsensorsandactuatorsusedintheself-controllingandself-monitoringsmartstructures．Therefore．itisofveryimportancetostudytheeleem№lastiefieldsasaresult

5、ofthepresenceofdefects．AnanalyticalmethodbasedOnthetheoryoflinearelasticityisdevelopedfortheproblemofscatt蹴ofsteadySH-waveanddynamicanalysisOnapiezoelectIiemediumwith锄inclusionlle{llrtheinterfaceinthispaper．ThescatteredwavPfunction,whichsatisfiestheconditionofnacti∞fleeatthesurfaceofapie

6、zoelectricsemi-irffmitywithacylindricalinclusionne缸theinterfaceunderincidentsteadySH-wave，iscol3sIl'uctedbasedUpOllthesymme缸,'yofSH-wavescatteringandthemethodofmulti-polarcoordinates．Furthermoretheproblemcanbesummarizedtothescatteringof$H-wavebyasemi-inftrtitepiezoelectricmediumwithfilli

7、nclusionlllO．．,artheinterfacewiththehelpofthisWIIVeftmetion．ThenthescatteringoftimeharmonicSH-waveandthedynamicStms5eoneentratiominapiezoelectricmediumwithacylindricalinclusionncal"theinterfacea托studiedwiththehelpofcomplexvariabletheoryandwaVefunctiondevelopingmethod．Thet