【摘 要】
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多场状态下磁电弹性介质中的力-电-磁耦合问题是目前固体力学的热点课题之一。磁电弹性介质在应力场、电场和磁场等外界物理场之一的作用下,会在介质内部出现局部的应力集中、
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多场状态下磁电弹性介质中的力-电-磁耦合问题是目前固体力学的热点课题之一。磁电弹性介质在应力场、电场和磁场等外界物理场之一的作用下,会在介质内部出现局部的应力集中、电极化和磁化现象;在时变外场作用下,会在介质内部形成应力波和电磁波的耦合传播,表现出机械信号和电磁信号间的相互引起和耦合传输的特征。
磁电弹性介质的力、电和磁方面物理属性表现出力学本构是各向异性的,介电关系和介磁关系形成的示性曲面有球面、旋转椭球面和三轴不等椭球面,压电和压磁由三阶张量描述等。为此,本文从磁电弹性介质的物质性态结构的对称属性出发,对磁电弹性介质进行分类,定义了描述介质物质属性的本征对称面和本征传播方向,进而讨论了无限大磁电弹性体中波的传播规律。在此基础上,我们首次提出了研究波导系统中波传播规律的自结合方法将磁电弹性介质、波导形状和边界条件同等处理,得到了决定磁电弹性波导中波传播的导波限定条件,并通过寻找满足导波限定条件的正交序列,求解了我们所关心的波导系统的动力学问题。随后的实例中讨论了典型的方柱、平板和圆柱波导在几组边界条件下的动力学问题,得到了这些波导系统的频谱关系、模态和瞬态响应,详细地绘制了频谱和群速度曲线。通过分析这些曲线初步揭示了一些磁电弹性波导中波传播和能量输送的规律和特性,证实了压电压磁复合介质中存在不基于应变的直接电磁感应现象这一物理猜测,解释了在高频电场激励的压电陶瓷中传输出应力波的物理现象。
最后,本文还给出了用试验或数值方法,从已知波导系统在一组边界条件下的频谱确定其它边界条件下的频谱的有效途径。
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