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具有周期性电极的各向同性有限弹性体中声表面波的二维分析

王骥  李展  杜建科  
【摘要】:在声表面波谐振器分析和设计中,波速是一个非常重要的性能参数。Rayleigh最早求得了声表面波在半无限大各向同性材料中传播的波速,以后的研究则大多沿用这样一个简化的半空间模型。我们知道,实际的声表面波谐振器是覆盖有周期性电极(IDT)的有限大尺寸的压电弹性体,因此用传统的半空间模型来研究声表面波在这样一种复杂结构中的传播特性是不够精确的。本文运用有限弹性体中声表面波二维理论来精确分析声表面波在覆盖周期性电极层的各向同性基体中的传播问题。我们取结构的一个周期作为计算单元,运用声表面波二维理论对覆盖电极层区域以及未覆盖电极层区域分别求解,并引入连续性边界条件以及周期性边界条件。这样我们就可以得到声表面波在覆盖周期性电极层的弹性体中的传播特性。通过对不同电极层厚度下各向同性基体中的声表面波波速的计算,我们发现声表面波波速随着电极层厚度的增加具有减小的趋势。当电极层厚度为零时所求得的波速与未覆盖电极层相应半无限大基体中的声表面波波速相同,这就验证了我们分析的正确性。本文的研究也为继续分析基体为各向异性材料时的声表面波传播特性打下了基础。

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