多边形压夹杂Eshelby问题中的相对刚体位移研究

来源 :南昌大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:junar
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在研究压电介质中力电耦合效应时,有时会出现压电夹杂的Eshelby问题。例如,该问题出现在应变半导体器件纳米结构的设计中,包括应变诱导量子点(QD)和量子线(QWR)的增长。由于夹杂相对基体的刚体位移(刚体平移和旋转)在以往大多数研究中都被忽略,因此本文在考虑夹杂相对刚体位移的前提下对多边形压电夹杂的Eshelby问题进行研究。利用扩展Stroh公式,通过预设夹杂的相对刚体位移项,重新推导在均匀本征应变作用下二维任意多边形压电同质夹杂的解析解,并求出夹杂相对基体的刚体位移。以压电材料Ga As(110)为例,得到主要结论如下:(1)夹杂的本征应变除了引起弹性场扰动之外,一般还会引起夹杂与基体之间的相对刚体位移。本文给出了均匀本征应变下压电材料多边形同质夹杂与基体之间相对刚体位移的表达式。分析了正多边形夹杂的相对刚体位移,随着正多边形边数的增加,相对刚体位移趋于稳定。(2)利用任意多边形夹杂情况的特征函数显式解,再通过算例分析特定夹杂的内外扰动弹性应变以及扰动电场分布云图。从而讨论了扰动场在夹杂边界上具有跳跃性以及夹杂顶点处具有场量集中或尖端奇异性的特点。以上结果可以为各向异性弹性理论的研究者提供一些参考,希望这些工作能够对各向异性Eshelby夹杂的发展起到一定的作用。
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