表面效應(yīng)下SH波在納米層狀結(jié)構(gòu)中的傳播.pdf

1、納米層狀結(jié)構(gòu)，如納米薄膜和納米板，是微納型傳感器和致動(dòng)器的重要元件，尤其當(dāng)它們還具有壓電特性時(shí)。研究表面效應(yīng)下彈性波在納米層狀結(jié)構(gòu)中的傳播特性是設(shè)計(jì)和評(píng)估這類智能結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵理論基礎(chǔ)。本文基于表面彈性理論和彈性波理論，對(duì) SH型面波在納米層狀結(jié)構(gòu)中的傳播特性進(jìn)行了系統(tǒng)的理論研究。研究?jī)?nèi)容包括：
　?。?）對(duì)表面效應(yīng)下 Love波在納米彈性薄膜附著于半無限大彈性基底結(jié)構(gòu)中的傳播問題，得到了 Love波的頻散方程和波結(jié)構(gòu)方程，重點(diǎn)討論了

2、薄膜厚度和表面彈性常數(shù)的影響。研究表明：當(dāng)薄膜厚度減小至納米級(jí)時(shí)，表面效應(yīng)將對(duì)波的頻散和波結(jié)構(gòu)產(chǎn)生重大影響。此時(shí)，Love波頻散表現(xiàn)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(shù)的增加而增大。此外，表面效應(yīng)可能在Love波的一階頻散模態(tài)中引起截止頻率。當(dāng)波的頻率小于該截止頻率時(shí)，Love波將消失。該截止頻率依賴于薄膜厚度、表面彈性常數(shù)和體材料彈性常數(shù)相關(guān)。對(duì)波結(jié)構(gòu)而言，彈性薄膜自由表面處的表面效應(yīng)（自由表面效應(yīng)

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

4、路條件時(shí)，所有模態(tài)的波以Love波的形式傳播，表面效應(yīng)對(duì)波頻散和波結(jié)構(gòu)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(yīng)和界面效應(yīng)。當(dāng)只有自由表面效應(yīng)時(shí)，波的傳播形式為二階 B-G波。當(dāng)只有界面效應(yīng)時(shí)，波以一階 B-G波的形式傳播。當(dāng)兩處表面效應(yīng)同時(shí)存在時(shí)，波在結(jié)構(gòu)中以Love波的形式傳播。此外，