《高性能表聲波器件理論設計中的幾個力學問題研究》是依託西安交通大學，由金峰擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：高性能表聲波器件理論設計中的幾個力學問題研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：金峰
- 依託單位：西安交通大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
以具有高的機電耦合係數，低的表面波穿透深度（至少與波長處於同一量級），高的靈敏度，頻率穩定性好的高性能表聲波器件的理論設計為目標，在必要的實驗研究的基礎上，綜合採用理論分析和數值求解技術，建立考慮壓電材料高階材料常數的含初應力壓電層狀結構耦合波動問題的數學模型，深入揭示初應力對功能材料層狀結構機械能與電能轉換及耦合關係的影響規律。藉助於特殊功能材料多場耦合的特性、層狀結構覆蓋層/基底材料組合的可選擇性以及梯度材料參數的可設計性，深入探索具有特殊傳播模態的表面聲波特性。從表面聲波激勵的角度出發，研究在不同外界激勵作用下功能材料層狀結構中表聲波的回響特性，提出反映不同激勵的表面波表征技術以及實現對不同激勵具有識別功能的智慧型感測層狀結構理論最佳化設計，為進一步將研究結果套用於高性能表聲波器件設計提供理論支持。
結題摘要
項目研究以具有高的機電耦合係數，小的表面波穿透深度（至少與波長處於同一量級），高的靈敏度，頻率穩定性好的高性能表聲波器件的理論設計為目標，結合必要的實驗研究，綜合採用解析分析和數值求解技術，建立了考慮壓電層狀結構非理想連線界面影響的剪下-遲滯模型、彈簧模型和中間膠層模型，比較了不同模型套用於表聲波器件理論設計的優劣，指出力學非理想連線對表聲波器件性能的影響要遠大於電學非理想連線的影響；藉助於梯度材料參數的可設計性，梯度功能材料半空間中也可以傳播橫向剪下Love波，且絕大部分能量集中在半空間表面附近；功能梯度壓電壓磁半空間中傳播的B-G波可以通過選取不同的梯度變化模式使B-G波的機電耦合係數達到很高的值，而機械穿透深度很小，能量主要集中在壓電壓磁半空間的表面；發展了套用於壓電功能梯度材料中表面波特性求解的構造簡單、計算精度高的冪級數方法，研究了功能梯度材料板中Lamb波的彌散特性，研究了功能梯度材料板、功能梯度壓電材料板、功能梯度壓電-壓磁材料板中Lamb波的截止頻率特性，可為梯度材料的無損檢測以及高性能表面聲波器件的力學設計提供理論依據；對於AT切向石英諧振器當厚度方向具有雙曲形式變化情況下的厚度-剪下振動特性而言，該型諧振器可支持有限個能陷模態，且能陷現象表現顯著，為套用於感測的高性能聲波諧振器的力學設計提供了依據。項目研究深入揭示了功能材料層狀結構中機械能與電能轉換及耦合關係的影響規律,得出了高性能表聲波器件理論設計的若干有益結論。項目研究周期內共在國際力學及物理類學術期刊上發表學術論文 20 篇，其中SCI收錄論文 17 篇，圓滿完成了預定研究任務，達到了預期研究目標。
