СДВИГОВЫЕ ЭЛЕКТРОУПРУГИЕ ВОЛНЫ В ФУНКЦИОНАЛЬНО-ГРАДИЕНТНОМ ПЬЕЗОКЕРАМИЧЕСКОМ СЛОЕ С РАЗНОТИПНОЙ ЭКСПОНЕНЦИАЛЬНОЙ НЕОДНОРОДНОСТЬЮ МЕХАНИЧЕСКИХ И ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СВОЙСТВ
DOI:
https://doi.org/10.24412/0136-4545-2023-4-23-30Ключевые слова:
слой функционально-градиентной пьезокерамики, поперечная экспоненциальная неоднородность, различие изменяемостей плотности и электромеханических свойств, нормальные сдвиговые электроупругие волны, динамические уравнения электромеханического деформирования, базисные частные решения, алгоритм последовательных приближений, экспоненциальные ряды с векторными коэффициентами, дисперсионные уравненияПоддерживающие организации
Аннотация
Предложен итерационный алгоритм численно-аналитического интегрирования системы уравнений в частных производных, описывающей распространение связанных нормальных электроупругих волн сдвигового типа в слое функционально-градиентной пьезокерамики с переменными по толщине разнотипными экспоненциальными зависимостями для параметра плотности и для параметров деформационных и электрических свойств материала. Базисные решения волновых уравнений получены в форме векторных экспоненциальных рядов. Сформулированы дисперсионные уравнения для исследуемых нормальных волн при отдельных вариантах электромеханических краевых условий на гранях слоя.
Скачивания
Библиографические ссылки
1. Setter N. Piezoelectric material and devices / N. Setter. – Lausanne, Switzerland: Swiss Federal Institute of Technology, 2002. – 518 p.
2. Yang J. Dynamic anti-plane problems of piezoceramics and applications in ultrasonics – a review / Jiashi Yang, Ji Wang // Acta Mechanica Solida Sinica. – 2008. – Volume 21, Issue 3. – P. 207–220. – https://doi.org/10.1007/s10338-008-0824-3.
3. Heywang W. Piezoelectricity, evolution and future of a technology / W. Heywang, K. Lubitz, W. Wersing. – Berlin: Springer, 2008. – 581 p.
4. Tanaka S. Piezoelectric acoustic wave devices based on heterogeneous integration technology / S. Tanaka // Proceedings 2014 IEEE International Frequency Control Symposium (FCS) (Taipei, Taiwan). – 2014. – P. 1–4. – doi: 10.1109/FCS.2014.6859994.
5. Washim R.A. Piezoelectric MEMS based acoustic sensors: A review / Reza Ali Washim, Prasad Mahanth // Sensors and Actuators A: Physical. – 2020. – Vol. 301, 111756. – https://doi.org/10.1016/j.sna.2019.111756
6. Yoon H. Macroporous alumina ceramics with aligned microporous walls by unidirectionally freezing foamed aqueous ceramic suspensions / H. Yoon, U. Kim, J. Kim, Y. Koh, W. Choi, H. Kim // J. Am. Ceram. Soc. – 2010. – V. 93. – P. 1580–1582.
7. Uchino K. Advanced Piezoelectric Materials. – Cambridge: Woodhead Publishing, 2011. – 696 p.
8. Lugovaya M.A. Complex material properties of porous piezoelectric ceramics / M.A. Lugovaya, A.A. Naumenko, AN. Rybyanets, S.A. Shcherbinin // Ferroelectrics. – 2015. – V. 484, Issue. 1. – P. 87–94.
9. Рыбянец А.Н. Упругие диэлектрические и пьезоэлектрические свойства керамоматричных композитов ЦТС/a-AOs / А.Н. Рыбянец, Г.М. Константинов, А.А. Науменко, Н.А. Швецова, Д.И. Макарьев, М.А. Луговая // ФТТ. – 2015. – Т. 57., Вып. 3. – C. 515518.
10. Bowen C.R. The piezoelectric medium and its characteristics / C.R. Bowen, V.Y. Topolov, H.A. Kim // Springer Series in Materials Science. – 2016. – V. 238. – P. 1–22.
11. FGM: Design, processing and applications / Y. Miyamoto, W.A. Kaysser, B.H. Rabin et al. Dordrecht: Kluwer Academic, 1999. – 434 p.
12. Birman V., Byrd L.W. Modeling and Analysis of Functionally Graded Materials and Structures // Appl. Mech. Rev. – 2007. – Vol. 60, N 5. – P. 195–216.
13. Yang Y.-H., L.-Z. Wu, X.-Q. Fang Non-destructive detection of a circular cavity in a finite functionally graded material layer using anti-plane shear waves // J. Nondestructive Eval. – 2010. – Vol. 29. – P. 233–240.
14. Болнокин В.Е. Анализ модели распространения сдвиговых упругих волн в полубесконечном трансверсально-изотропном функционально-градиентном геомассиве / В.Е. Болнокин, А.А. Глухов, В.И. Сторожев // Журнал теоретической и прикладной механики. – 2022. – № 3 (80). – С. 14–19. – doi: 10.24412/0136-4545-2022-3-14-19. – EDN BOBAVC.
15. Глухов А.А. Интегрирование системы уравнений распространения произвольно ориентированных трехпарциальных поверхностных волн в функционально-градиентном ортотропном полупространстве / А.А. Глухов, В.И. Сторожев, В.А. Шалдырван // Журнал теоретической и прикладной механики. – 2022. – № 4 (81). – С. 15–22. – doi: 10.24412/0136-4545-2022-4-15-22. – EDN JBHEKR.
16. Карасев Д.С. Интегрирование уравнений распространения связанных электроупругих сдвиговых волн в полупространстве функционально-градиентной пьезокерамики / Д.С. Карасев, С.В. Сторожев // Журнал теоретической и прикладной механики. – 2022. – № 4 (81). – С. 47–52. – doi: 10.24412/0136-4545-2022-4-47-52. – EDN RAPMHU.
17. Глухов А.А. Волны Лява в структуре «однородный изотропный слой на трансверсально-изотропном полупространстве с двойной экспоненциальной неоднородностью» / А.А. Глухов, В.И. Сторожев, В.А. Шалдырван // Журнал теоретической и прикладной механики. – 2023. – № 1 (82). – С. 32–39. – doi: 10.24412/0136-4545-2023-1-32-39. – EDN ENGOVX.
18. Глухов А.А. Анализ модели распространения поверхностных релеевских волн в функционально-градиентном ортотропном полупространстве с приграничной локализованной зоной неоднородности / А.А. Глухов, В.И. Сторожев, В.А. Шалдырван // Журнал теоретической и прикладной механики. – 2023. – № 2 (83). – С. 26–38. – doi: 10.24412/0136-4545-2023-2-26-38. – EDN ETYFCH.
19. Карасев Д.С. Интегрирование уравнений распространения локализованных сдвиговых электроупругих волн в функционально-градиентной пьезокерамике с двойной экспоненциальной неоднородностью / Д.С. Карасев, С.В. Сторожев, В.А. Шалдырван // Журнал теоретической и прикладной механики. – 2023. – №2 (83). – С. 48–55. – doi: 10.24412/0136-4545-2023-2-48-55. – EDN SPYOBC.
Загрузки
Опубликован
Выпуск
Раздел
Лицензия
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial» («Атрибуция — Некоммерческое использование») 4.0 Всемирная.
Статьи журнала «Журнал теоретической и прикладной механики» находятся в открытом доступе и распространяются в соответствии с условиями Лицензионного Договора с Донецким Государственным университетом, который бесплатно предоставляет авторам неограниченное распространение и самостоятельное архивирование.
