功能梯度压电层／压磁半空间结构中SH波传播.pdf

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1、振动与冲击第33卷第2O期JOURNALOFVIBRATIONANDSHOCK功能梯度压电层／压磁半空间结构中SH波传播孔艳平，田若萌，刘金喜(石家庄铁道大学工程力学系，石家庄050043)摘要：分析功能梯度压电层／压磁半空间结构中SH波传播特性。功能梯度压电材料沿：方向按指数形式变化，电学边界条件分为电学短路及开路，基于推导的频散方程数值分析功能梯度压电材料的梯度系数、覆层厚度及边界条件对频散关系影响。研究成果可为研制、设计高性能声波器件提供理论参考。关键词：功能梯度材料；压电材料；压磁材料；SH波；频

2、散关系中图分类号：0346文献标志码：ADOI：10．13465／j．cnki．jvs．2014．20．033PropagationofSHwavesinthestructureoffunctionallygradedpiezoelectriclayer／piezomagnetichalfspaceKONGYan-ping，TIANRuo—meng，LIUfin—xi(DepartmentofEngineeringMechanics，ShijiazhuangTiedaoUniversity，Shijiaz

3、huang050043，China)Abstract：ThepropagationofSHwavesinthelayeredplatestructureconsistingofafunctionallygradedpiezoelectriclayerandapiezomagnetichalfspacewasinvestigated．Thepropertyofthefunctionallygradedpiezoelectricmaterialwasassumedtovaryinanexponentialfo

4、rmalong2directionandtheelectricalboundaryconditionwastakenasshortcircuitoropen．Basedonthedispersionequations，numericalexampleswerepresentedtoshowtheinfluenceofvariationsofmaterialproperties，piezoelectriclayerthicknessandelectricalboundaryonthephasevelocit

5、y．Theresachresultscanprovidetheoreticalreferencetothedesignofhighperformanceacousticdevices．Keywords：functionallygradedmaterial；piezoelectricmaterial；piezomagneticmaterial；SHwave；dispersionrela-tion作为新型材料的功能梯度材料集各种组分于一盖有功能梯度磁电弹层结构中的SH波，考虑两种形式体，其微观结构呈连续性变化

6、可适应不同环境，实现某的电磁边界条件，分析梯度系数对相速度、群速度影特殊功能。压电材料可实现机械能与电能的转响。Li等研究横观各向同性磁电弹半空间中B—G化，通过调整材料组成使梯度化可使压电系数获得最波的传播性质，发现材料的非均匀性会致波频散。董恰当分配以达到提高压电器件性能及寿命。对其研究小峰等_l叫分析压电功能梯度材料中SH表面波，对材多集中于对功能梯度梁、板、壳等基本结构的静态变料特性沿厚度方向为线性、二次、三次函数变化的三种形，对弹性波传播研究较有限。Qian等用WKB方形式利用拉盖尔正交多项式法

7、求得三种不同特性梯度法研究功能梯度层状复合结构中Love波传播特性，分材料中波的频散曲线、质点位移及电势。谢根全等⋯析材料梯度变化对频散特性影响。Eskandafi等用贝研究电磁功能梯度材料层合板中表面波的弥散特性，塞尔函数方法研究功能梯度压电材料中弹性波传播，认为中问层材料性能沿厚度线性变化，数值算例显示材料中弹性、压电及介电系数为二次方变化，而材料密压电性对频散性能影响较大，而压磁性影响可忽略。度为常数。Du等研究均匀无限大磁电弹半空间覆wu等n。用勒让德多项式方法分析磁电弹功能梯度板及空心圆柱中导波

8、传播性能，认为板与空心柱体表面为机械自由、电学开路及磁学短路，导波传播速度与基金项目：国家自然科学基金(10972147)；教育部“长江学者和创新团压电、压磁系数成正比，与介电常数、磁导率成反比。队”发展计划资助项目(IRT0971)收稿日期：2013—04—16修改稿收到日期：2013—08—13本文研究功能梯度压电层／压磁结构中弹性波传第一作者孔艳平女，博士生，副教授，1977年生播特性，从磁电弹全耦合方程出发，详细推导s