ОСОБЕННОСТИ РАСПРОСТРАНЕНИЯ SH-ВОЛН В БИМОРФНОЙ ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ/ПЬЕЗОМАГНИТНОЙ ПЛАСТИНЕ ИЗ ФУНКЦИОНАЛЬНО ГРАДИЕНТНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Сведения об авторах
  • Южный научный центр Российской академии наук, Ростов-на-Дону, Российская Федерация
  • Донской государственный технический университет, Ростов-на-Дону, Российская Федерация
  • Южный научный центр Российской академии наук, Ростов-на-Дону, Российская Федерация

Аннотация

В квазистатическом приближении исследуются особенности распространения сдвиговых го- ризонтально поляризованных поверхностных акустических волн (SH-ПАВ) в составной магнито- электропургой пластине из неоднородных пьезоэлектрического и пьезомагнитного слоев. При моделировании неоднородности слоев использована двухкомпонентная модель функционально градиентных материалов с изменением свойств по толщине от параметров основного материала до параметров материала включения. В качестве основных материалов пьезоэлектриче- ского и пьезомагнитного слоев пластины использованы PZT-5H и CoFe2O4. Включения пьезоэлектриче- ского слоя представляют собой керамику на основе PZT с различными упругими, пьезоэлектриче- скими и диэлектрическими свойствами. Неоднородность пьезомагнитного слоя моделирует твер- дый раствор материалов слоев в узкой переходной области у границы раздела. Распространение SH-ПАВ в пластине инициировано действием удаленного источника гармонических колебаний, ре- жим которых полагается установившимся. На границе раздела неоднородных слоев выполнены условия сцепления. На внешних поверхностях, свободно контактирующих с вакуумом, в отсут- ствие механических напряжений рассмотрены четыре типа электрических и магнитных условий, в зависимости от которых анализируются четыре задачи. Решение строится в пространстве образов Фурье путем сведения к системе начально-краевых задач Коши. Получены удобные для числен- ной реализации матричные представления дисперсионных уравнений задач. На примере задачи с электрически закороченными и магнитно- открытыми поверхностными условиями исследовано влияние характера неоднородности пьезоэлектрического и пьезомагнитного слоев пластины на особенности поведения скоростей SH-ПАВ в широком диапазоне частот. Определены особенно- сти влияния локализации различных типов включений пьезоэлектрического слоя на их поведение. Установлены особенности поведения скоростей SH-ПАВ в магнитоэлектроупругой пластине при различных характеристиках неоднородности у границы раздела. Полученные результаты приве- дены в безразмерных параметрах и могут представлять особый интерес при разработке, проекти- ровании и оптимизации новых материалов для современных микро- и наноразмерных приборов и устройств на SH ПАВ.

Ключевые слова

функционально градиентный пьезоэлектрический материалфункционально градиентный пьезомагнитный материалмагнитоэлектроупругий материалвключениелокализация неоднородностираспространение волнповерхностные акустические волны (ПАВ)сдвиговые горизонтально поляризованные поверхностные акустические волны (SH-ПАВ)

Литература

  1. 1.Bleustein, J.L. A new surface wave in piezoelectric materials / J.L. Bleustein // Appl. Phys. Lett. – 1968. – Vol. 13. – P. 412–413. Scholar
  2. 2.Gulyaev, Y.V. Electroacoustic surface waves in solids / Y.V. Gulyaev // Sov. Phys. J. Exp. Theor. Phys. Lett. – 1969. – Vol. 9. – P. 37–38. Scholar
  3. 3.Фильтры на поверхностных акустических волнах (рас- чет, технология и применение): пер. с англ. / под ред. Г. Мэт- тыоза. – М.: Радио и связь, 1981. – 472 с. Scholar
  4. 4.Maugin, G. Continuum Mechanics of Electromagnetic Sol- ids / G. Maugin. – North Holland, 1988 – 598 p. Scholar
  5. 5.Al’shits, V.I. On the existence of surface waves in half-infi- nite anisotropic elastic media with piezoelectric and piezomagnetic properties / V.I. Al’shits, A.N. Darinskii, J. Lothe // Wave Motion. – 1992. – Vol. 16. – P. 265–283. Scholar
  6. 6.Gulyaev, Y.V. Review of shear surface acoustic waves in solids / Y.V. Gulyaev // IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroe- lectrics and Frequency Control. – 1998. – Vol. 45, no. 4. – P. 935– 938. DOI:10.1109/58.710563 Scholar
  7. 7.Vinyas, M. Computational Analysis of Smart Magneto-Electro- Elastic Materials and Structures: Review and Classification / M. Vi- nyas // Archives of Computational Methods in Engineering. – 2021. – Vol. 28, no. 3. – P. 1205–1248. DOI: 10.1007/s11831-020-09406-4 Scholar
  8. 8.Ultrasonic guided wave defect detection method for tank bottom plate based on SH0 mode multichannel magnetostrictive sensor / H. Wang, B. Wu, X. Gao, Y. Liu, X. Li, X. Liu // Measure- ment. – 2023. – Vol. 223. – P. 113790. DOI: 10.2139/ssrn.4515168 Scholar
  9. 9.Pan, E. Three-dimensional Green’s functions in anisotropic magneto-electro-elastic biomaterials / E. Pan // Zeitschrift für an- gewandte Mathematik und Physik. – 2002. – Vol. 53, no. 5. – P. 815–838. DOI: 10.1007/s00033-002-8184-1 doi.org/10.10 07/s0 0 033-0 02-8184-1 Scholar
  10. 10.Chen, J.Y. Wave propagation in magneto-electro-elastic multilayered plates / J.Y. Chen, E. Pan, H. Chen // International Scholar

Другие статьи выпуска

Весь выпуск (№ 2, 2025)
Скачать PDF

Информация о статье

Опубликована
30.06.2025
В выпуске
30.06.2025
Выпуск
№ 2 (2025)
Поделиться