基于弹性力学法的新型磁电层合材料磁电特性研究.pdf

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1、磁电特性研究申请学位级别亟±专业名称回生力堂论文提交日期至Q!!生垒屋论文答辩日期坌Q!!生鱼旦学位授予单位和日期江蒸太堂生月旦答辩委员会主席鲢垦2011年6月评阅人独创性声明jI⋯llllIIilllllllrIIPIIrlln．,nnieceIlillIII朋lUll二lY1894724本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已注明引用的内容以外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果，也不包含为获得江苏大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方

2、式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位敝储躲硌嘲≯，f,11年霸／『同～她l学位论文版权使用授权书江苏大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆、中国学术期刊(光盘版)电子杂志社有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致，允许论文被查阅和借阅，同时授权中国科学技术信息研究所将本论文编入《中国学位论文全文数据库》并向社会提供查询，授权中国学术期刊(光盘版)电子杂志社将本论文编入《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》并向社会提供查询。论文的公布(包括刊登)授权江苏大学研究生处办理。本

3、学位论文属于不保密飞／学位敝储够．压喇7口，J『年6月，口同'指导撕签名：糊锄"7／og‘月矽日。、基2011年6月江苏大学硕士学位论文摘要力与多物理场的耦合效应已成为当今力学学科中一个重要的研究热点和研究方向。压电／磁致伸缩层状磁电复合材料是一种新型的具有显著磁电力耦合效应的功能材料，对该材料在多物理场中工作特性的研究涉及到固体力学、电磁学和测试技术等多学科领域的知识。层状磁电复合材料具有远高于单相磁电材料的磁电换能率及铁电性与铁磁性的双重特性，因而存在着巨大的潜在理论研究和工程应用价值。GHarshe等人于上世纪90年代初最先采用弹性力学法对磁电层合材料的工作特性进行分析

4、。经过了近二十年的发展，应用弹性力学方法分析磁电层合材料的问题依然存在着一些不足。鉴于此，本文作者首先从弹性力学基本理论出发，以磁电层合材料的整体力学平衡为基本前提，考虑了两相材料间耦合层处的应力和应变状态，对磁电层合材料中的压电相材料进行了应力状态分析，同时将两相材料问的变形协调条件引入弹性力学模型中，完善了相应的磁电层合材料力／磁／电物理模型。本文所研究的层状磁电复合材料为L-L工作模式，该工作模式可使材料具有更大的磁电电压输出。考虑到磁电层合材料中压电相材料沿长度方向极化工艺的复杂性，本文提出了一种基于压电串接结构的层状磁电复合材料，并将其定义为压电串接一磁致伸缩磁电层

5、合材料。作者运用弹性力学方法推导了L-L工作模式下压电串接一磁致伸缩磁电层合材料的磁电电压系数表达式，通过计算确定了磁电层合材料中两相材料的最优厚度比以及该最优厚度比下的最大磁电电压系数值。作者制备了两种具有不同压电串接结构的磁电层合材料试样：4一f型和2一f型磁电层合材料；构建了相应的磁电实验测试系统。通过实验测试，获得了压电串接一磁致伸缩磁电层合材料在不同偏置磁场和激励频率下的磁电电压输出值和磁电电压系数值，并将其与理论结果进行对比，分析了误差存在的原因。通过实验还确定了材料试样的最优工作频率和最优偏置磁场值以及对比了4-f型和2一f型磁电层合材料的磁电响应。实验表明此两

6、种不同结构的材料试样对频率敏感。关键词：磁电效应；层状磁电复合材料；压电串接结构；弹性力学方法基于弹性力学法的新型磁电层合材料磁电特性研究ABSTRACTMulti-physicscouplingtheoryhasbecomeahotresearchfieldofsolidmechanicsinrecentyears．Asakindoffunctionalmaterial，piezoelectric／magnetostrictivelaminatedcompositehasextraordinarilyhi曲el"magnetoelectricefficiencythantr

7、aditionalmagnetoelecticmaterials．Thestudyonthecompositesinvolvesdisciplinessuchaselectromagnetics，measuringtechnique，mechanicsetc．Thecompositeshavegreatpotentialresearchvalueinbothareasoftheoryandapplicationduetotheirferroelectricandferromagneticproperti