考虑表面效应的纳米压电圆柱对平面纵波的衍射

来源 :2014年全国固体力学学术大会 | 被引量 : 0次 | 上传用户:sisu16113
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  纳米科技的快速发展要求各类功能材料能满足器件微型化的要求。纳米压电材料具有机电耦合性强、尺寸小、功耗低和反应灵敏等独特性能,已被广泛用于制作发电机、传感器、谐振器和医用探测器等纳米智能装置。高比表面积引起的表面效应是纳米材料最重要的特征之一,其对材料的整体性质起着决定性的作用。近年来,表面效应对各类纳米结构静动态力学行为的影响受到了人们越来越多的关注。基于势函数理论,本文研究了无限大聚合物基体中纳米压电圆柱对沿任意角度入射的平面纵波的衍射。考虑表面为不计厚度的薄层却拥有独立的材料参数,表面力电行为由表面应力和表面电位移来表征,采用表面压电模型计及表面弹性、表面压电性、表面介电性和表面残余场。表面效应导致体应力和体电位移在表面层两侧出现间跃,传统的连续性条件将不再适用。推广Young-Laplace方程来描述压电表面处的力电间断现象,运用波函数展开法得到波场和电势的解析表达,通过满足广义Young-Laplace方程求解出展开模式系数。数值算例指出,表面材料特性会对纳米压电圆柱周围的电弹场分布产生重要影响;相比于低频入射波,高频波入射时表面效应带来的影响更为显著。
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