有粘弹负载层时板中SH波和Lamb波的传播特性及传感特性

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Shear Horizontal Acoustic Plate Mode(SHAPM)波具有沿板面平行的速度分量,所以在传播过程中能量损失很小。SHAPM传感器具有灵敏度高、体积小等特点,近年来在板状材料的超声无损检测以及微传感领域得到了广泛的应用。为了深化对微传感机理的认识,为微传感器的设计提供可靠的理论依据,我们研究了有单面固体负载层时各向异性薄板中的SH波传播特性和传感特性。 研究表明,对于某些特定的晶体,如ZnO等六角晶体、正交晶体、正方晶体系和立方晶体系等,由于晶体结构的对称性,使得它们在y方向上的位移与x,z方向位移解耦,因而Lamb波的A,S模式与SH模式分开,这使得单独研究各向异性薄板中SH波的传播特性成为可能。 第一章从弹性波传播理论出发,结合边界条件,推导了单面固体负载层时各向异性薄板中SH波的解析色散方程,并研究了其传播特性; 第二章研究了有粘弹负载时SH波在各向同性板中的传播情况,得到了色散曲线和传感曲线。 第三部分,我们对于有粘弹材料薄膜负载时各向同性薄板中的Lamb波的传播特性也作了初步的探讨,得到了解析的色散方程和色散曲线以及传感曲线。并提出了一种微传感应用的方法,使得可以通过一次同时激发接收两种波得到粘弹固体的复拉密常数,这些工作为将来进一步研究Lamb波在粘弹材料中的微传感应用提供了可靠的理论基础。实际工程应用中,接收到回波的模式总是混叠的,正确分离这些回波区分出模式一直是需要解决的问题。 第四部分我们对用时频分析方法分析SH波回波信号分离不同模式做了讨论。利用有限元得到固体负载层时板中SH波的回波信号,利用时频分析方法分离出模式,并用特定模式作出了传感曲线。为将来进一步研究SH波的实际工程应用奠定了基础。
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