磁电弹基底表面周期性沟槽/条带结构覆层中SH波的传播
发布时间：2021-08-29 03:33
磁电弹基底表面制作有周期性排列的沟槽或条带等结构覆层,是磁电弹声表面波器件的基本构型。本文采用理论分析和有限元计算两种方法,分别研究了磁电弹基底表面周期性沟槽/条带结构覆层中SH表面波的传播特性。具体的研究内容如下:理论推导了磁电弹基底表面任意轮廓单胞的周期性沟槽（基底与沟槽为相同的磁电弹材料）以及条带（磁电弹基底表面覆盖金属电极）结构覆层中SH表面波的频散方程。数值计算了SH表面波的频散曲线和模态分布,考虑了沟槽/条带的高度与宽度,以及一个单胞内沟槽/条带的位置对频散曲线和模态分布的影响。采用COMSOL Multiphysics有限元软件,对上述问题进行了有限元模拟,有限元结果与解析解基本吻合。论文的主要结论如下:对于沟槽和条带结构覆层,第一带隙均发生在共振条件0?（28）?（43）处,此时SH表面波的频率和传播速度均达到最小值。单胞内凸起/电极的高度越大,带隙越宽。当沟槽宽度与周期比为0.5时,其带隙最大。相同单胞结构尺寸下,沟槽结构的带隙比条带结构的带隙宽很多。SH表面波主要被约束在基底表面单胞内凸起或金属电极的结构覆层中传播;单胞内凸起/电极的高度或宽度越大,则被约束的表面波...
【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
【部分图文】：
声表面波器件基本结构
通过设计这些周期结构覆层的形状、几何尺寸(高度和宽度)、数量以及相邻单胞之间的距离，还可以人为地调整声表面波的传播，实现声表面波器件的特殊性能，如较少地反射声波、改变波的传播方向(声表面波波导)、散射波、以及把表面波转换成体波等。如果设计以磁电弹复合材料为基底，表面为周期性排列的沟槽(groove)和条带(strip)结构覆层，研究 SH 波在其中的传播特性，可以为制作磁电弹表面横波（surface transverse wave，STW）器件提供必要的理论依据。因此，本论文将在半无限大弹性/压电基底表面周期性排列的沟槽(groove）和条带(strip)结构覆层中SH 波传播特性研究的基础上，进一步扩展基底材料为磁电弹复合材料，用解析法和有限元两种方法共同研究 l条件下磁电弹基底周期性排列的沟槽和条带结构覆层中 STW 波的传播特性，此研究将为磁电弹表面横波(STW)谐振器、滤波器和高频延迟线[5,6]的设计和应用提供必要的理论指导和技术支持。1.2 弹性/压电基底周期性沟槽/条带覆层结构中声表面波研究现状
第二章 磁电弹基底周期性沟槽覆层结构中 SH 波的传播第二章 磁电弹基底周期性沟槽覆层结构中 SH 波的传播2.1 问题的描述半无限大磁电弹复合材料隆起一个任意轮廓的单胞，由图 2-1 所示，沿x方向周期性排列形成磁电弹基底表面周期性沟槽覆层结构。单胞的周期为 ，任意位置隆起的高度 y 是随坐标x变化的函数，用 y hf x 表示，其中h为隆起的最大高度。假设此单胞结构的自由表面与真空相连。考虑一频率为 的 SH 波沿方向入射，并在以此单胞为周期的结构中的传播特性。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于COMSOL的复合膜结构中SAW传播特性分析[J]. 张祖伟,曾飞,马晋毅,任彦宇,杨靖,陈彦光. 压电与声光. 2016(03)
[2]基于COMSOL Multiphysics压电铌酸锂晶片仿真[J]. 高霞,王志斌. 压电与声光. 2015(02)
[3]基于COMSOL Multiphysics超声波电机的谐振特性分析[J]. 吕琼莹,杨艳,焦海坤,张志杰. 压电与声光. 2012(06)
[4]基于COMSOL的声表面波器件仿真[J]. 阮鹏,陈智军,付大丰,张亦居,王萌阳. 测试技术学报. 2012(05)
[5]Elastic wave propagation and localization in band gap materials:a review[J]. LI FengMing & WANG YiZe School of Astronautics,Harbin Institute of Technology,P.O.Box 137,Harbin 150001,China. Science China（Physics,Mechanics & Astronomy）. 2012(10)
[6]磁电弹固体中弹性波传播问题的研究进展[J]. 刘金喜. 石家庄铁道大学学报(自然科学版). 2010(02)
[7]电磁弹性层状结构中的Love波传播[J]. 杜建科,金小英,王骥. 中国科学（G辑:物理学 力学 天文学）. 2007(06)
[8]Love波在电磁弹性多层结构中的频散特性[J]. 陈江义,陈花玲. 复合材料学报. 2006(03)
本文编号：3369817
【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
【部分图文】：
声表面波器件基本结构
通过设计这些周期结构覆层的形状、几何尺寸(高度和宽度)、数量以及相邻单胞之间的距离，还可以人为地调整声表面波的传播，实现声表面波器件的特殊性能，如较少地反射声波、改变波的传播方向(声表面波波导)、散射波、以及把表面波转换成体波等。如果设计以磁电弹复合材料为基底，表面为周期性排列的沟槽(groove)和条带(strip)结构覆层，研究 SH 波在其中的传播特性，可以为制作磁电弹表面横波（surface transverse wave，STW）器件提供必要的理论依据。因此，本论文将在半无限大弹性/压电基底表面周期性排列的沟槽(groove）和条带(strip)结构覆层中SH 波传播特性研究的基础上，进一步扩展基底材料为磁电弹复合材料，用解析法和有限元两种方法共同研究 l条件下磁电弹基底周期性排列的沟槽和条带结构覆层中 STW 波的传播特性，此研究将为磁电弹表面横波(STW)谐振器、滤波器和高频延迟线[5,6]的设计和应用提供必要的理论指导和技术支持。1.2 弹性/压电基底周期性沟槽/条带覆层结构中声表面波研究现状
第二章 磁电弹基底周期性沟槽覆层结构中 SH 波的传播第二章 磁电弹基底周期性沟槽覆层结构中 SH 波的传播2.1 问题的描述半无限大磁电弹复合材料隆起一个任意轮廓的单胞，由图 2-1 所示，沿x方向周期性排列形成磁电弹基底表面周期性沟槽覆层结构。单胞的周期为 ，任意位置隆起的高度 y 是随坐标x变化的函数，用 y hf x 表示，其中h为隆起的最大高度。假设此单胞结构的自由表面与真空相连。考虑一频率为 的 SH 波沿方向入射，并在以此单胞为周期的结构中的传播特性。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于COMSOL的复合膜结构中SAW传播特性分析[J]. 张祖伟,曾飞,马晋毅,任彦宇,杨靖,陈彦光. 压电与声光. 2016(03)
[2]基于COMSOL Multiphysics压电铌酸锂晶片仿真[J]. 高霞,王志斌. 压电与声光. 2015(02)
[3]基于COMSOL Multiphysics超声波电机的谐振特性分析[J]. 吕琼莹,杨艳,焦海坤,张志杰. 压电与声光. 2012(06)
[4]基于COMSOL的声表面波器件仿真[J]. 阮鹏,陈智军,付大丰,张亦居,王萌阳. 测试技术学报. 2012(05)
[5]Elastic wave propagation and localization in band gap materials:a review[J]. LI FengMing & WANG YiZe School of Astronautics,Harbin Institute of Technology,P.O.Box 137,Harbin 150001,China. Science China（Physics,Mechanics & Astronomy）. 2012(10)
[6]磁电弹固体中弹性波传播问题的研究进展[J]. 刘金喜. 石家庄铁道大学学报(自然科学版). 2010(02)
[7]电磁弹性层状结构中的Love波传播[J]. 杜建科,金小英,王骥. 中国科学（G辑:物理学 力学 天文学）. 2007(06)
[8]Love波在电磁弹性多层结构中的频散特性[J]. 陈江义,陈花玲. 复合材料学报. 2006(03)
本文编号：3369817
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/lxlw/3369817.html
