压电准晶材料多层板的静态变形和自由振动研究

发布时间：2020-07-07 21:08

【摘要】：准晶是一种新的固体结构,既不同于晶体也不同于非晶体。由于其很多优良性质,如耐腐蚀性,低导热性,低摩擦系数,低孔隙率,高硬度和高耐磨性等,准晶被越来越多地应用到表面改性和复合材料中。因此,研究准晶复合材料的层状结构在工程实践中具有重要意义。首先,研究一维六方压电准晶多层板受表面声子场机械载荷和电载荷作用下的静态变形问题。通过假设广义位移(声子场位移、相位子场位移和电势)一般解形式,结合基本方程,导出一维六方压电准晶均匀简支板的控制方程。将边值问题转化为求解特征系统问题,得到一维六方压电准晶均匀板广义位移和广义应力(声子场应力、相位子场应力和电位移)的一般解。再利用传递矩阵法,获得一维六方压电准晶多层板分别受表面声子场机械载荷和电载荷作用下的静态变形的精确解。通过数值算例,考虑由压电准晶,压电材料和准晶材料组成的三明治板在静态变形下声子场、相位子场和电场随板厚度和叠层方式的变化规律。接着,研究二维十次对称准晶均匀板的自由振动问题。通过假设广义位移一般解形式,结合基本方程,导出二维十次对称准晶均匀简支板自由振动问题的控制方程。将边值问题转化为求解特征系统问题,得到二维十次对称准晶均匀板广义位移的一般解。根据边界条件,获得二维十次对称准晶均匀板固有频率和主振型的精确解。通过数值算例,分析二维十次对称准晶均匀板中准周期方向的改变对固有频率和主振型的影响。最后,研究二维十次对称压电准晶多层板的自由振动问题。通过假设广义位移一般解形式,结合基本方程导出其控制方程。将边值问题转化为求解特征系统问题,得到一般解。再利用传递矩阵法,获得二维十次对称压电准晶多层板固有频率和主振型的精确解。通过数值算例。考虑由二维十次对称压电准晶和压电材料组成的三明治板的固有频率和主振型随叠层方式的变化规律。
【学位授予单位】：内蒙古工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TB33
【图文】：

衍射图,二十面体准晶,衍射图,准晶

１．１．１准晶材料的发现及其应用逡逑１９８２年４月８日，以色列科学家Ｄ．邋Ｓｈｅｃｈｔｍａｎ［１］在急冷的Ａｌ－Ｍｎ合金中首次发逡逑现了五次对称衍射图，如图１－１所示。１９８５年，我国科学家郭可信［２，３］院士等人也在逡逑急冷合金Ｔｉ－Ｖ－Ｎｉ中独立的发现了这种具有二十面体对称性的特殊合金相，这违背了逡逑晶体学的基本定律。传统晶体具有平移对称性和旋转对称性，所以对称轴只能有ｎ＝ｌ，逡逑２，３，邋４，６五种旋转对称轴，五次对称结构不属于晶体，也不属于非晶体。后被命逡逑名为准晶。自此，关于准晶的研究迅速发展起来。在各个领域当中引起广泛关注。２００９逡逑年，俄罗斯科学家在一块Ａｌ６３ＣＵ２４Ｆｅｉ３矿石上首次发现了具有上述特殊性质的纯天然逡逑准晶体，如图１－２所示，这才证实了准晶的真实存在，这一发现也使得准晶的发现者逡逑Ｄａｎｉｅｌ邋Ｓｈｅｃｈｔｍａｎ于２０１１年被授予诺贝尔化学奖。逡逑Ｈｉ逡逑图１－１二十面体准晶的衍射图逦图１－２自然界中存在的准晶体逡逑Ｆｉｇ．邋１－１邋Ｔｈｅ邋ｉｃｏｓａｈｅｄｒａｌ邋ｑｕａｓｉｃｒｙｓｔａｌ邋ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ逦Ｆｉｇ．邋１－２邋Ｅｘ

衍射图,准晶体,自然界,准晶

准晶,不粘锅,铝基体,涂层

能成为一种新型的功能材料和结构材料，在工程实践中具有广泛的应用。准晶材料具逡逑有轻质、高强度、高硬度、良好弹性和抗摩擦性能等特性，主要用于表面改性，常用逡逑作涂层和薄膜，生活中最常见的，如不粘锅炊具［４］，如图１－３所示。准晶材料的电子逡逑传输与传统金属材料很不同，所以导热系数很小，因此常用作为热障涂层，与传统热逡逑障材料相比，具有质轻和耐腐蚀等优点，常应用在发动机部件上。准晶具有高的红外逡逑传导率和热稳定性，能用于太阳能领域中，德国研宄员用铜作为基底，把准晶材料放逡逑置在绝缘薄膜中构成多层结构，这种多层结构具有选择吸收性质，比市场上的太阳能逡逑薄膜性能更好［５］。逡逑准晶在其他很多方面都有应用，具有的氋强度特性，使得在复合材料中常作为增逡逑强相。美国能源部Ａｍｅｓ实验室制备了邋Ａｌ６３Ｃｕ２５Ｆｅ１２ｍ晶颗粒，并把准晶加到铝合金逡逑中

【参考文献】