压电_压磁双材料板中弹性波的传播特性

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1、第27卷第2期Vol.27No.2工程力学2010年2月Feb.2010ENGINEERINGMECHANICS30文章编号：1000-4750(2010)02-0030-07压电/压磁双材料板中弹性波的传播特性*1,221聂国权，刘金喜，安子军(1.燕山大学机械工程学院，河北，秦皇岛066004；2.石家庄铁道学院工程力学系，河北，石家庄050043)摘要：研究由横观各向同性压电和压磁层构成的双材料板中弹性波的传播特性。板的表面是机械自由的，而承受4种形式的电磁边界条件，压电层和压磁层之间是完好连接的。首先采用部分波分析法推导了压电和压磁耦合方程的一般解，然后利用边界和界面条件得

2、到了行列式形式的频散方程。基于推导的频散方程，通过计算CoFe2O4压磁层与BaTiO3、PZT-5A、PZT-2和PZT-4四种压电层构成的双材料板中弹性波的传播速度，揭示了电磁边界条件、压电层和压磁层的厚度比及压电材料性能对频散特性的影响。关键词：压电材料；压磁材料；双材料板；弹性波；频散关系+中图分类号：TB381;O347.41文献标识码：AELASTICWAVEPROPAGATIONINPIEZOELECTRIC/PIEZOMAGNETICBI-MATERIALPLATES*1,221NIEGuo-quan,LIUJin-xi,ANZi-jun(1.CollegeofMe

3、chanicalEngineering,YanshanUniversity,Qinhuangdao,Hebei066004,China;2.DepartmentofEngineeringMechanics,ShijiazhuangRailwayInstitute,Shijiazhuang,Hebei050043,China)Abstract:Elasticwavepropagationinabi-materialplatethatconsistsofapiezoelectriclayerandapiezomagneticlayerisinvestigated.Bothlayersa

4、retransverselyisotropicandperfectlybondedalongtheinterface.Theupperandlowersurfacesoftheplatearetraction-freebutsubjectedtofourtypesofelectromagneticboundaryconditions.Thegeneralsolutionsforgoverningequationsofpiezoelectricandpiezomagneticmaterialsarederivedbyusingthepartialwavemethod.Accordin

5、gtotheinterfacialandboundaryconditions,thedispersionequationsaregiveninmatrixform.Numericalexamplesareprovidedforfourkindsofthebi-materialplatescomposedofpiezomagneticCoFe2O4andpiezoelectricBaTiO3,PZT-5A,PZT-2andPZT-4,respectively.Theinfluencesoftheelectromagneticboundaryconditions,thethicknes

6、sratioofpiezoelectriclayertopiezomagneticlayeraswellaspiezoelectricmaterialspropertiesondispersioncharacteristicsarediscussed.Theresultsarehelpfulfortheapplicationsofpiezoelectric/piezomagneticcompositesorstructuresinacousticwaveandmicrowavedevices.Keywords:piezoelectricmaterial;piezomagneticm

7、aterial;bi-materialplate;elasticwave;dispersionproperty压电材料和压磁材料分别具有力-电和力-磁耦的相互转换，即具有磁电耦合效应，这是一个新的合效应，即各自能够实现机械能和电能、机械能和积效应，它来源于压电相和压磁相之间的机械相互磁能之间的相互转换，因而这两类材料得到了广泛作用。压电/压磁复合材料结构中磁电耦合效应的存的工程应用。如果将压电材料和压磁材料制作成新在，使其在传感器与控制技术、信息技术、新兴智的复合材料