磁電彈性聲帶隙材料表面波帶隙特性研究.pdf

1、聲子晶體是一種具有彈性波禁帶的周期性結(jié)構(gòu)功能材料，目前為止力學(xué)、物理和材料等領(lǐng)域眾多科學(xué)家開始致力于研究這種周期彈性/聲晶格結(jié)構(gòu)。聲子晶體的本質(zhì)特征是它的聲子帶隙（或稱聲波禁帶），即處于聲波帶隙頻率范圍內(nèi)的振動(dòng)或波被禁止在聲子晶體中傳播。通過(guò)分析色散關(guān)系，可以計(jì)算出結(jié)構(gòu)帶隙的起始、截止頻率。
　　壓電材料是一種能夠?qū)C(jī)械能和電能互相轉(zhuǎn)換的功能陶瓷材料，在材料研究和應(yīng)用領(lǐng)域占有重要的位置。當(dāng)具有壓電效應(yīng)的材料和具有磁致伸縮效應(yīng)的材料

2、復(fù)合在一起時(shí)，會(huì)形成具有明顯磁電效應(yīng)的復(fù)合材料——磁電彈性復(fù)合材料。近年來(lái)，磁電彈性復(fù)合材料在表面聲波設(shè)備、濾波器、傳感器、電磁探測(cè)等眾多領(lǐng)域中獲得了廣泛應(yīng)用，因此磁電彈性復(fù)合材料中波的傳播行為與頻散特性研究已經(jīng)成為一個(gè)具有重要應(yīng)用價(jià)值的課題。本文由以下五章組成：
　　第一章，介紹了聲子晶體的研究目的和意義，以及國(guó)內(nèi)外在該方向的研究動(dòng)態(tài)及其最新研究進(jìn)展。
　　第二章，首先簡(jiǎn)述了聲子晶體的基本概念和三種理論模型以及頻帶結(jié)構(gòu)的表

3、征方法，接著分析了計(jì)算聲子晶體頻帶結(jié)構(gòu)常用的五種方法，其中詳細(xì)介紹了平面波展開法，另外說(shuō)明了聲子晶體的表面及表面波問(wèn)題。
　　第三章，基于平面波展開法計(jì)算了層狀壓電聲子晶體的能帶結(jié)構(gòu)，并驗(yàn)證了表面波在彈性周期結(jié)構(gòu)中的傳輸特性。計(jì)算結(jié)果表明：
　　(1)體波在壓電聲子晶體中傳播時(shí)，相對(duì)彈性材料周期結(jié)構(gòu)更有利于帶隙的產(chǎn)生，并且有效地增加了第一禁帶的帶隙寬度；隨著填充率的增加，第一禁帶的帶隙頻率范圍先增加后減小。
　　(2)

4、表面波在壓電聲子晶體中傳播時(shí)，填充率的增加同樣可以增大第一禁帶的帶隙寬度，而壓電常數(shù)的增大更能明顯地影響帶隙頻率的位置及其范圍的大小。
　　第四章，利用平面波展開法計(jì)算了層狀磁電彈性復(fù)合材料的帶隙特性，計(jì)算結(jié)果顯示：
　　(1)在相同填充率情況下，體波在磁電彈性復(fù)合材料中傳播時(shí)，周期結(jié)構(gòu)中各組分的材料常數(shù)相差較大時(shí)更有利于帶隙產(chǎn)生。
　　(2)在保持其它條件不變的情況下，增大磁電彈性復(fù)合材料的壓磁常數(shù)可以改變結(jié)構(gòu)的表面