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由压电和压磁材料组成的复合材料或结构可以实现机械能、电能和磁能之间的相互转换。压电—压磁复合材料或结构的多场耦合性能使其成为制作传感器、磁电控制装置、微波器件和其它电子产品的首选材料。这些可能的应用要求人们首先从理论上研究压电—压磁复合材料或结构的一些基本力学问题。
本文研究了由横观各向同性压电材料和压磁材料组成的层状复合介质中SH波的传播特性。主要研究内容为:
层状压电—压磁半空间中Love波的传播。考虑了两种形式的构形,一种是压电半空间覆盖有压磁层,另一种则相反;层的表面是机械自由的,但承受五种电磁边界条件。推导了各种边界条件下频散方程的解析表达式,并数值研究了边界条件和材料性能对频散特性的影响。数值结果表明,边界条件对频散特性的影响依赖于表面层的材料是压磁的、还是压电的;当表面层是压磁介质时,磁学边界条件对频散特性起主要作用;当表面层是压电介质时,电学边界条件对频散特性起主要作用。
压电—压磁三材料层状空间中SH波的传播。假定SH波的传播速度大于压磁层的剪切体波的波速而小于压电半空间介质的剪切体波的波速,得到了以行列式形式表示的频散方程。数值算例表明:压电材料的剪切体波波速越大,相应的三材料空间中SH波的传播速度越大;压电材料的磁导率对频散特性的影响可以忽略不计。
压电层和压磁柱组成的复合柱体中SH波的传播。基于所得到的频散方程,数值计算了相速度随角波数的变化规律,分析了压电层的厚度和组分材料的性能对频散特性的影响。