表面效應下SH波在納米層狀結構中的傳播.pdf

1、納米層狀結構，如納米薄膜和納米板，是微納型傳感器和致動器的重要元件，尤其當它們還具有壓電特性時。研究表面效應下彈性波在納米層狀結構中的傳播特性是設計和評估這類智能結構的關鍵理論基礎。本文基于表面彈性理論和彈性波理論，對 SH型面波在納米層狀結構中的傳播特性進行了系統(tǒng)的理論研究。研究內容包括：
　?。?）對表面效應下 Love波在納米彈性薄膜附著于半無限大彈性基底結構中的傳播問題，得到了 Love波的頻散方程和波結構方程，重點討論了

2、薄膜厚度和表面彈性常數的影響。研究表明：當薄膜厚度減小至納米級時，表面效應將對波的頻散和波結構產生重大影響。此時，Love波頻散表現出明顯的厚度依賴性，且所有模態(tài)下波的相速度隨薄膜厚度的減小或表面彈性常數的增加而增大。此外，表面效應可能在Love波的一階頻散模態(tài)中引起截止頻率。當波的頻率小于該截止頻率時，Love波將消失。該截止頻率依賴于薄膜厚度、表面彈性常數和體材料彈性常數相關。對波結構而言，彈性薄膜自由表面處的表面效應（自由表面效應

3、）將降低彈性薄膜中的波動幅度，而薄膜與基底界面處的表面效應（界面效應）則加劇彈性薄膜中的振動。上述影響隨著表面彈性常數的增加更加明顯。
　　（2）對表面效應下 Love波在納米壓電薄膜附著于半無限大彈性基底結構中的傳播問題，采用電開路和電短路兩種電場邊界條件，推出了 Love波的頻散方程和波結構方程，討論了薄膜厚度、表面參數和電場邊界條件的影響。研究表明：兩種電場邊界條件下，波的相速度均隨薄膜厚度的減小或表面常數的增加而增大。電開

4、路條件時，所有模態(tài)的波以Love波的形式傳播，表面效應對波頻散和波結構的影響與彈性納米薄膜的情況相似。在電短路條件下，二階及以上模態(tài)的波以 Love波的形式存在。但一階模態(tài)的波則可能是Love波或Bleustein-Gulyaev(B-G)波，取決于自由表面效應和界面效應。當只有自由表面效應時，波的傳播形式為二階 B-G波。當只有界面效應時，波以一階 B-G波的形式傳播。當兩處表面效應同時存在時，波在結構中以Love波的形式傳播。此外，