Дисперсійні властивості об'ємних хвиль зсуву в шарувато періодичному середовищі типу метал п'єзоелектрик–діелектрик
DOI: 10.31673/2412-9070.2024.044751
Анотація
У роботі запропоновано способи побудови дисперсійних співвідношень для об'ємних акустоелектричних хвиль, що поширюються в шарувато-періодичних середовищах, утворених повторенням п'єзо-діелектричного металізованого пакету.
Запропоновано спосіб побудови дисперсійних співвідношень для об'ємних акустоелектричних хвиль зсуву, які поширюються у шарувато-періодичних середовищах, утворених повторенням маталізованого пакету, що складається з двох різних п'єзоелектричних шарів, розділених шаром діелектрика.
Чисельно проаналізовано дисперсійні співвідношення для різної геометрії і матеріалів, що входять у пакет. В якості п'єзоелектричних матеріалів розглянуто використання CdS і ZnO.
Чисельно отримано дисперсійні співвідношення, які дозволяють проаналізувати зонну структуру спектру поширення акустоелектричних хвиль.
Чисельні розрахунки проведено з використанням умови металізації на зовнішніх поверхнях пакета, дисперсійні співвідношення подані через елементи передавальних матриць другого порядку.
Чисельний аналіз показав, що в діапазоні зміни хвильового числа і кругової частоти межі зон не перетинаються.
У випадку схожості фізичних властивостей п’єзоелектричних шарів спостерігається перетинання зон пропускання для випадку симетричного середовища.
У результаті проведеного чисельного моделювання встановлено зміщення спектру об'ємних хвиль в область високих частот.
У широкому діапазоні зміни частоти і хвильового числа проведено чисельні дослідження та описані закономірності поширення об'ємних хвиль у різних структурах. Вивчено вплив фізико-механічних та геометричних параметрів шарів на структуру зон запирання та пропускання, а також досліджено вплив п'єзоефекту на розташування меж зон при зміні відносної товщини шарів у пакеті.
Ключові слова: об'ємні хвилі зсуву; періодично-шарувате середовище; п'єзоелектрик; діелектрик; зони пропускання.
Список використаної літератури
1. Дьєлесан Е., Руайє Д. Пружні хвилі у твердих тілах. М.: Наука, 1982. 424 с.
2. Левченко В. В., Павленко В. І. Спектр об’ємних хвиль зсуву у регулярно-шаруватому просторі // Інформаційні та комп’ютерні мережі. Київ. Університет Україна. 2022. №1(03). С. 92–102.
3. Зінчук Л. П., Левченко В. В., Шульга М. О. Розповсюдження об’ємних електpопpужних хвиль зсуву в регуляpно-шаровотій структурі типу метал–п’єзоелектриік // Мат. методи та фіз.-мех. поля. 1989. Вип. 30. С. 4–8 .
4. Левченко В. В. Плоскополяризованные объемные волны в регулярно-слоистой среде с проскальзыванием на границах раздела // Вчені записки Таврійського нац. ун-ту імені В. І. Вернадського. Серія: технічні науки, 2017. Т. 28 (67). № 2. C. 27–30.
5. Левченко В. В., Петренко А. Я. Объёмные волны сдвига в регулярно-слоистом пространстве. // 11th The International scientific and practical conference «Scientific achievements of modern society» (June 24-26, 2020) Cognum Publishing. House, Liverpool, United Kingdom. 2020. 495–503 p.
6. Шульга М. О. Основи механіки шаруватих середовищ періодичної структури. Київ: Наукова думка, 1981. 200 с.
7. Шульга М. О., Подліпенець О. М. Об’ємні хвилі в шаруватих композитах / / Динаміка та стійкість матеріалів. Київ: Наук. думка. Механіка композитів: 12 . т. 2, 1993. С. 35–83.
8. Шульга М. О. Поширення пов’язаних хвиль у періодично-неоднорідних середовищах при взаємодії з електромагнітним полем // Прикл. механіка. 2003. Вип. 39. № 10. С. 38–68.
9. Levchenko V. V. Localization of shear waves near layers separating two regularly laminated half-spaces // Int. Appl. Mech. 2005. Vol. 41, № 1. P. 98–103.
10. Sapriel J., Djafari-RouhaniD. Vibrationsin Superlattices // Surf. Sci. Repts. 1989. Vol. 10, № 4/5. P. 189–275.
11. H. van de Vaart. Magnetoelastic Love-Wave propagation in metal-coated layered substrates // Journal of Applied physics. 1971. Vol. 48, № 3. P. 5305–5312.
12. Shul’ga N. A. Spatial Modes in Periodically Inhomogeneous Media // Int. Appl. Mech. 2005. Vol. 41, № 5. P. 463–468.
13. Shul’ga N. A. Effective magnetoelastic properties of laminated composites // Int. Appl. Mech. 2006. Vol. 42, № 8. P. 879–885.
