- •Павлодарский государственный университет им. С.Торайгырова
- •Удк 539.3: 534.2 На правах рукописи
- •Рахимова шолпан нурумкановна
- •Cтруктура фундаментальных решений и закономерности распространения двумерных пьезоупругих волн в анизотропных средах
- •Содержание
- •Определения, обозначения и сокращения
- •Введение
- •1 Физико-механические свойства и уравнения распространения пьезоупругих волн в квазистатическом приближении
- •1.1 Механические свойства
- •В гексагональной сингонии имеется шестикратная ось поворота или инверсии.
- •Физико-механические свойства
- •Гексагональная сингония
- •Тригональная сингония
- •Уравнения движения и уравнения Максвелла
- •2 Построение систем дифференциальных уравнений первого порядка
- •Система уравнений первого порядка и структура матриц коэффициентов для анизотропных сред кубической, гексагональной, тетрагональной и ромбической сингоний
- •Система уравнений первого порядка и структура матриц коэффициентов для анизотропных сред тригональной сингонии
- •Обсуждение следствий структуры матрицы коэффициентов
- •3 Метод матрицанта. Построение структуры матрицанта
- •3.1 Структура матрицанта для пьезокристаллов кубической, гексагональной, тетрагональной и ромбической сингоний
- •3.2 Структура матрицанта для пьезокристаллов тригональной сингонии
- •4 Периодические пьезодиэлектрики
- •4.1 Аналитическое представление матрицанта периодического слоя. Построение уравнений дисперсии для бесконечной периодической среды
- •Умножим обе части этого уравнения на т
- •Приведенная форма ,
- •Перепишем (4.1.11) в следующей форме
- •4.2 Усредненные периодические структуры и их параметры
- •Приведенная форма
- •5 Однородные анизотропные пьезодиэлектрики
- •5.1 Матрицант однородной анизотропной среды в явной аналитической форме. Уравнения дисперсии пьезоупругих волн в однородном слое при различных граничных условиях
- •5.2 Уравнения индикатрис пьезоупругих волн
- •Заключение
- •Список использованных источников
Гексагональная сингония
Класс 6
|
Класс
|
Класс 622
|
Класс 6mm
|
Класс
|
(1.2.10) |
Тетрагональная сингония
Класс 4
|
Класс
|
Класс 422
|
Класс 4mm
|
Класс
|
(1.2.11) |
Тригональная сингония
Класс 3
|
Класс 32
|
Класс 3m
|
Ромбическая сингония
Класс 222
|
Класс mm2
|
Уравнения движения и уравнения Максвелла
Полная система уравнений, описывающая упругие и электромагнитные процессы в пьезокристалле в отсутствие внешних токов и зарядов, состоит из уравнений движения сплошной среды и уравнений Максвелла:
(1.3.1)
(1.3.2)
Здесь
-плотность
кристала,
– напряженности электрического и
магнитного полей,
-электрическое
смещение.
Физико - механические величины связаны определяющими соотношениями, которые отражают пьезоэлектромеханический эффект:
(1.3.3)
где
тензор малых деформаций, имеющий
представление:
Здесь cijkl – упругие, эij – диэлектрические, еkij – пьезоэлектрические параметры среды.
Уравнения (1.3.3) определяют взаимосвязь механических напряжений и электрической индукции как функции независимых переменных – электрического поля и деформации.
Поскольку в
уравнение упругих колебаний (1.3.1) входят
теперь электрические поля, а в (1.3.2) –
компоненты тензора деформаций, система
(1.3.1) - (1.3.2) описывает связанные
акустоэлектромагнитные волны. Связь
упругих и электромагнитных процессов
определяется пьезомодулями кристалла.
Эта система уравнений описывает
распространение трех ветвей «медленных»
упругих волн связанных с двумя ветвями
«быстрых» электромагнитных волн разной
поляризации. Однако если нас интересует
только распространение медленных волн
положим формально скорость света
,
то эта система распадается на две группы.
Уравнения теории упругости вместе с
уравнениями Максвелла и определяющими
соотношениями образуют первую группу
уравнений в квазистатическом приближении.
(1.3.4)
Решения этих
уравнений определяют с учетом определяющих
соотношений связь упругих смещений и
деформаций с переменным электрическим
полем. Эти волны будем называть
пьезоэлектрическими. Термин
«квазистатический» характеризует то
обстоятельство, что электрическое поле
волны хотя и зависит от времени, но
связано с потенциалом статическим
выражением
.
Вторая группа
уравнений
,
определяет магнитное поле. Решение этих
уравнений дает
,
т.е. потенциальное магнитное поле в
пьезоэлектрической волне отсутствует.

(1.2.12)
(1.2.13)