Електропружні об'ємні і нормальні хвилі зсуву в шарувато -періодичному середовищі типу метал – п'єзоелектрик –діелектрик
DOI:
https://doi.org/10.31548/Анотація
Запропоновано спосіб побудови дисперсійних співвідношень для об'ємних і нормальних електропружних хвиль зсуву, що поширюються у шарувато-періодичних середовищах, утворених повторенням «породжуючого» металізованого пакету, що складається з шару п'єзоелектрика і шару діелектрика, який не має електричних властивостей. У результаті проведених аналітичних розрахунків отримано дисперсійні співвідношення для нормальних і об’ємних електропружних хвиль зсуву. Як п'єзоелектричні матеріали розглядалися CdS або ZnO , а шар діелектрика вибирався з параметрами GaYIG. Було чисельно проаналізовано отриманні дисперсійні співвідношення для різної геометрії і фізичних властивостей матеріалів, що утворюють «породжуючий» пакет. Чисельний аналіз показав, що особливістю отриманого спектра об'ємних хвиль є те, що в діапазоні зміни хвильового числа і кругової частоти межі зон не перетинаються. Спектр нормальних хвиль локалізований в зонах пропускання об’ємних хвиль крім однієї дисперсійної кривої. Вивчено вплив фізико-механічних та геометричних параметрів шарів на структуру зон запирання та пропускання, а також досліджено вплив п'єзоефекту.
На основі підходу, запропонованого в роботах М.О. Шульги, задачі про об'ємні і нормальні електропружні хвилі зведені до дослідження властивостей передавальних матриць «породжуючого» пакету шарів, через елементи яких виражаються шукані дисперсійні співвідношення. У роботі вдалося, використовуючи умову металізації на зовнішніх поверхнях пакета, записати дисперсійні співвідношення через елементи матриць другого порядку замість четвертого, що дозволяє спростити аналіз дисперсійних рівнянь..
Ключові слова: об'ємні і нормальні хвилі зсуву, періодично-шарувата структура, п'єзоелектрик, діелектрик, зони пропускання, зони запирання об’ємних хвиль
Посилання
1. Bogorosh, O. T., Voronov, S. O. Kotovsky, V. Y. (2015). Novi rechovyny. Ch. 2. P’iezoelektrychni ta sehnetoelektrychni materialy [New substances. Part 2. Piezoelectric and ferroelectric materials]. Kyiv: NTYY «KPI», 252.
2. Dielesan, E., Royer, D. (1982). Uprugiye volny v tverdikh telakh [Elastic waves in solids]. Translated from French. Moscow: Nauka, 424,
3. Zinchuk, L.P., Levchenko, V.V., Shulga, N.A. (1989). Poshyrennia obiemnykh elektropruzhnyhykh khvyl zsuvu v rehuliarno-sharuvatomu seredovyshchi typu metal - piezoelektryk [Propagation of bulk electroelastic shear waves in a regularly layered medium of the metal-piezoelectric type]. Mat. methods and phys. - mat. Fields, 30, 4-8.
4. Zinchuk, L.P., Podlipenets, A.N., Shulga, N.A. (1990), Pro pobudovu dyspersiinykh rivnian dlia elektropruzhnykh zsuvnykh khvyl u sharuvato-periodychnykh seredovyshchakh [On the construction of dispersion equations for electroelastic shear waves in layered-periodic media]. Applied Mechanics. 26(11), 84-93.
5. Maison, U. (1966), Fizicheskaya akustika [Physical acoustics: in 8 volumes], Vol.1. Тrans. with English. Moscow: Nauka, 585,
6. Poplavko, Yu.M., Yakymenko, Yu I. (2013). P’zoelektryky [Piezoelectrics.Tteaching manual]. Kyiv: NTUU "KPI",328.
7. Shulga, N.A. (1981). Osnovy mekhaniky sharuvatykh seredovyshch periodychnoi struktury [Fundamentals of Mechanics of Layered Media of Periodic Structure]. Kyiv: Naukova Dumka, 200.
8. Shulga, N .A., Podlipenets O. M. (1993). Poshyrennia poviazanykh khvyl u periodychno-neodnoridnykh seredovyshchakh pry vzaiemodii z elektromahnitnym polem [Volume Waves in Layered Composites.Dynamics and Stability of Materials]. Kyiv: Naukova Dumka, 35-83.
9. Shulga, N. A. (2003). Poshyrennia poviazanykh khvyl u periodychno-neodnoridnykh seredovyshchakh pry vzaiemodii z elektromahnitnym polem [Propagation of coupled waves in periodically inhomogeneous media when interacting with an electromagnetic field]. Applied Mechanics. 39(10), 38 - 68.
10. Levchenko, V.V. (2005). Localization of shear waves near layers separating two regularly laminated half-spaces. Int. Appl. Mech., 41(1), 98-103.
11. Sapriel J. & Djafari-Rouhani D. (1989). Vibrations in superlattices. Surf. SCI. Repts., 10(5), 189-227.
12. H. van de Vaart. (1971). Magnetoelastic Love-Wave propagation в metal-coated layered substrates. Journal of Applied physics, 48(3), 5305 -5312.
13. Shulga N.A. (2005). Spatial Modes in Periodically Inhomogeneous Media. Int. Appl. Mech., 41(5), 463-468.
14. Shulga N.A (2006). Effective magnetoelastic properties of laminated composites Int. Appl. Mech., 42(8),. 879-885.
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Стосунки між правовласниками і користувачами регулюються на умовах ліцензії Creative Commons Із Зазначенням Авторства – Некомерційна – Поширення На Тих Самих Умовах 4.0 Міжнародна (CC BY-NC-SA 4.0):https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/deed.uk
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див.The Effect of Open Access).
