考虑挠曲电效应的小尺度压电材料结构波动特性研究

本项目将针对小尺度压电材料结构，从考虑挠曲电效应的三维压电弹性理论出发，采用能量变分原理推导不同坐标系下的状态方程，构造多种典型压电结构的理论分析模型。同时推广并发展适用于结构高频动力响应精确分析的回传射线矩阵法，将其应用于求解考虑挠曲电效应的小尺度压电材料结构的波动问题，考察多种复杂因素（如环境介质、材料非均匀性、界面条件、电极质量和刚度特性等）对结构中传播波弥散特性的影响。最终为此类材料结构的创新设计、研制开发、优化评估等提供一定的理论支撑。

准确表征压电/压磁材料结构中波的传播规律是新型功能材料器件设计与开发的重要基础。随着微/纳机电系统的广泛应用，研究发现宏观尺寸上可忽略的挠曲电效应对于小尺度材料结构的力学行为有着重大的影响，但是现有成果没有和材料结构的动力特性有机联系起来。本项目以新型功能材料结构为研究对象，考虑挠曲电效应、结构尺度效应及环境因素的影响，从三维压电/压磁弹性理论出发，采用能量变分原理推导不同坐标系下的状态方程，构造多种典型压电/压磁结构的理论分析模型。同时推广并发展适用于结构高频动力响应精确分析的回传射线矩阵法，将其应用于求解压电/压磁材料结构的波动问题，考察多种复杂因素（如尺度效应、环境介质、材料非均匀性、界面条件、表面效应等）对结构中传播波弥散特性的影响。最终为此类材料结构的创新设计和优化评估等提供所亟需的理论支撑。