纳米压电材料中的耦合表面/界面理论及有效特性预报

发布时间：2021-01-18 09:34

　　纳米压电材料由于拥有独特的压电性和半导体耦合特性,在传感器、制动器和纳米力-电系统中的能量收集器中的应用前景广阔。与宏观的压电材料相比,纳米压电材料由于具有较大的表面体积比而呈现出独特的物理特性。纳米结构中的表面/界面对纳米压电材料力-电耦合特性的影响很大。本文基于有效场法,详细研究了表面/界面效应对纳米压电材料有效特性的影响。主要内容如下:研究了反平面剪切波在含涂层的纳米压电材料中的多重散射和动态有效特性问题。采用有效场法将随机分布的夹杂问题简化为一个夹杂问题。用波函数展开法描述有效介质中的耦合波场,通过满足表面/界面处的边界条件确定了模式系数,得到了纳米压电材料动态有效特性的解析解。结果表明随着涂层的材料特性的变化,表面/界面效应对动态有效特性的影响很大。基于有效场法,得到了无限大基体中含有高密度纳米夹杂的动态有效特性。运用Bessel函数的加法定理得到纳米夹杂之间的相互作用。通过数值算例分析了表面/界面材料参数不同时,两个纳米压电夹杂之间的距离对动态有效特性的影响。同时,还分析了体积份数不同时,表面/界面压电参数对动态有效特性的影响。构建了一种含涂层的椭圆纳米夹杂模型,预报了含涂... 

【文章来源】：石家庄铁道大学河北省

【文章页数】：78 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 研究的背景和意义
    1.2 表面/界面压电模型
    1.3 纳米压电材料研究现状
        1.3.1 纳米压电材料理论研究现状
        1.3.2 纳米压电材料实验研究现状
    1.4 本文的选题来源及研究内容
第二章 含涂层的纳米压电材料动态有效特性预报
    2.1 引言
    2.2 问题描述与波动方程的建立
    2.3 入射波激发与总波场
        2.3.1 入射波场
        2.3.2 散射波场
        2.3.3 压电涂层中的波场
        2.3.4 纳米夹杂中的折射波场
        2.3.5 有效压电介质中的总波场
    2.4 表面/界面处的边界条件
    2.5 压电介质中的有效波数及动态有效特性
    2.6 数值算例与分析
    2.7 小结
第三章 含高密度夹杂的纳米压电材料动态有效特性预报
    3.1 引言
    3.2 问题描述与基本理论
    3.3 入射波激发与总波场
        3.3.1 入射波场
        3.3.2 散射波场
        3.3.3 折射波场
        3.3.4 总波场
    3.4 模式系数与动态有效特性确定
        3.4.1 模式系数确定
        3.4.2 动态有效特性确定
    3.5 数值算例与分析
    3.6 小结
第四章 含涂层的椭圆纳米压电材料有效特性预报
    4.1 引言
    4.2 问题描述与基本解
    4.3 电-弹特性的封闭解
    4.4 数值算例与分析
    4.5 小结
第五章 含无限长圆柱夹杂的纳米压电材料有效特性预报
    5.1 引言
    5.2 问题描述和求解
    5.3 有效弹性模量和压电系数
    5.4 数值算例与分析
    5.5 小结
第六章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
致谢
个人简历、在学期间的研究成果及发表的学术论文



本文编号：2984716