壓電壓磁智能材料基于電磁耦合效應以及響應速度快等優(yōu)點而廣泛應用于工程實際當中,受復雜工作環(huán)境的影響,對該類材料組成的結構進行檢測顯得尤為重要。導波技術作為一種高效的無損檢測技術,在壓電壓磁材料中有廣闊的應用前景。對于壓電/壓磁復合材料介質,復雜的電磁耦合特性以及介質的各向異性,會給波動問題的求解帶來很大的困難。本文提出的譜元法基于傅里葉級數(shù)展開位移場假設,可降低求解的維度,從而節(jié)約計算資源。同時可以利用Chebyshev正交多項式進行譜單元插值,提高了特征值的計算效率,譜元法是求解壓電壓磁材料波導中波傳播特性一種有效的計算方法�；谠摲椒�,本文的主要研究工作如下:（1）自主編寫了高階譜單元插值節(jié)點Matlab程序,與通用有限元軟件Abaqus相結合可生成任意截面譜單元網格�；谥苯亲鴺讼迪码姶艔椈痉匠�,推導了任意截面下譜元法格式的頻散方程。通過與周期有限元方法對比驗證了譜元法的準確性與收斂性。采用該方法研究了功能梯度矩形板的彈性波傳播問題,討論了功能梯度體積指數(shù)以及截面寬高比的影響。（2）推導了無限大功能梯度壓電壓磁板譜元法格式的頻散方程,分析了體積分數(shù)指數(shù)的變化以及壓電壓磁效應對其... 

【文章頁數(shù)】：109 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 研究背景、目的和意義
        1.1.1 導波無損檢測
        1.1.2 智能材料與結構
        1.1.3 導波研究
    1.2 彈性導波數(shù)值方法
        1.2.1 譜元法
        1.2.2 正交多項式法
        1.2.3 周期有限元
    本文工作
    本文的主要創(chuàng)新點
第二章 譜元法求解任意截面波導問題
    2.1 直角坐標系電磁彈基本方程
    2.2 頻散方程
    2.3 特征值、相速度、群速度
    2.4 任意截面高階譜元法
    2.5 無量綱化
    2.6 收斂性和準確性分析
    2.7 Chebyshev譜元法在功能梯度矩形板中的應用
        2.7.1 功能梯度指數(shù)對頻散曲線的影響
        2.7.2 寬高比對頻散特性的影響
    2.8 本章小結
第三章 無限大壓電壓磁板彈性波傳播特性的研究
    3.1 直角坐標系電磁彈基本方程
    3.2 頻散方程
    3.3 準確性和收斂性分析
    3.4 數(shù)值算例
        3.4.1 功能梯度壓電壓磁板
        3.4.2 材料參數(shù)梯度變化對頻散曲線的影響
        3.4.3 波結構分析
    3.5 本章小結
第四章 曲面、環(huán)形板波導傳播特性的研究
    4.1 壓電壓磁多層曲面板
        4.1.1 圓柱坐標系曲面板基本方程
        4.1.2 頻散方程
        4.1.3 準確性與收斂性
        4.1.4 數(shù)值分析
    4.2 功能梯度壓電環(huán)形板
        4.2.1 圓曲線坐標系基本方程
        4.2.2 頻散方程
        4.2.3 準確性與收斂性
        4.2.4 數(shù)值計算
    4.3 本章小結
第五章 半無限大疊層壓電導波傳播特性研究
    5.1 基本方程
    5.2 譜元法-完全匹配層(SEM-PML)
    5.3 PML拉伸函數(shù)
    5.4 模態(tài)篩選
    5.5 準確性分析
    5.6 數(shù)值算例
        5.6.1 材料特性對覆蓋層半空間結構頻散特性的影響
        5.6.2 雙層覆蓋層半空間結構
    5.7 本章小結
第六章 周期壓電波紋板頻散特性的研究
    6.1 周期性描述
    6.2 Bloch定理
    6.3 能帶結構和帶隙
    6.4 周期譜元法求壓電波紋板帶隙
        6.4.1 波幅與厚度對帶隙的影響
        6.4.2 對稱性變換對帶隙的影響
    6.5 本章小結
結論與展望
    全文工作總結
    前景與展望
參考文獻
攻讀博士學位期間取得的研究成果
致謝
附件


【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
[1]一種收集人行能量的壓電俘能器[D]. 梁林峰.北京交通大學 2015
[2]磁電介質中Rayleigh波的傳播[D]. 楊耒.寧波大學 2012
[3]磁電彈性材料層狀結構中Rayleigh波[D]. 程孝玉.寧波大學 2009



本文編號：3662189