功能梯度材料中的表面波特性.pdf

1、功能梯度材料(Functionally graded materials:FGM)是近幾十年才出現(xiàn)的一種新型的復(fù)合材料,由于其具有優(yōu)良的應(yīng)用性能,被廣泛應(yīng)用于航空航天、電子、化工、光學(xué)、聲學(xué)、機(jī)械等各種領(lǐng)域。鑒于功能梯度材料在工程領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用,其力學(xué)性能和彈性波特性引起各領(lǐng)域?qū)W者的濃厚興趣,并對(duì)工程設(shè)計(jì)有著重要的理論指導(dǎo)意義。
　　FGM是一種特殊的非均勻材料,它的不均勻性大大增加了材料結(jié)構(gòu)波動(dòng)問(wèn)題研究的難度,目前大多應(yīng)用數(shù)值方

2、法進(jìn)行研究。本文采用一種拉蓋爾正交多項(xiàng)式級(jí)數(shù)展開的方法對(duì) FGM結(jié)構(gòu)的波動(dòng)特性進(jìn)行研究。該方法由 Maradudin等(1972年)提出,最初應(yīng)用于求解橫觀各向同性半無(wú)限體中的波的傳播特性。其優(yōu)勢(shì)在于不用分層就可以求解功能梯度材料中的波動(dòng)特性,把解微分方程的問(wèn)題轉(zhuǎn)變成解矩陣方程的問(wèn)題,從而使問(wèn)題大大簡(jiǎn)化。
　　本文基于拉蓋爾正交多項(xiàng)式展開法,先是開發(fā)了計(jì)算均勻材料、有覆層均勻材料、壓電材料和有覆層壓電材料中表面波特性的Mathem

3、atica程序,且驗(yàn)證了程序的正確性。然后把這種方法用于計(jì)算FGM中表面波波的特性,分析了材料特性梯度函數(shù)的變化對(duì)波動(dòng)特性的影響。
　　壓電材料(Piezoelectric material)是聲表面波(SAW)叉值換能器(IDT)等電子器件的關(guān)鍵材料,為了提高壓電材料的性能和工作效率,在功能梯度材料概念的基礎(chǔ)上,功能梯度壓電材料(Functionally graded piezoelectric material:FGPM)被制