一维压电声子晶体表面波分析：初应力与周期极化影响

"具有初应力的一维周期极化压电声子晶体表面波有限元分析，杨光英，杜建科。本文主要探讨了一维周期极化压电声子晶体中表面波的行为，特别是当晶体表面附加氧化锌覆盖层并存在初应力的情况。通过有限元方法和周期性边界条件的结合，研究人员计算了瑞利波的禁带结构，分析了覆盖层厚度和初应力对禁带特性的影响。" 这篇论文深入研究了一维声子晶体中的特殊现象，即表面波在压电材料中的传播特性。声子晶体是一种人工结构，其内部的物理性质（如压电性和极化方向）按照周期性规律变化，这使得它们能够控制声波的传播。在此特定的研究中，作者关注的是压电材料极化方向周期性改变所形成的晶体，并在晶体表面添加了一层氧化锌覆盖层。 利用有限元法（Finite Element Method, FEM）是解决这类复杂问题的常用手段，它允许研究人员在考虑实际物理条件（如边界条件）的情况下，精确模拟和分析结构的动态行为。在本文中，FEM被用来计算瑞利波（一种常见的表面波）的禁带结构。禁带是指在特定频率范围内，声波无法传播的区域，这是声子晶体的一个重要特性，可用于设计声波滤波器或阻止特定频率的声波传播。 作者进一步分析了覆盖层厚度变化以及初应力（即材料在初始状态下的应力）对禁带结构的影响。他们发现，覆盖层的厚度和初应力显著地改变了禁带的位置和宽度，这意味着通过调整这些参数，可以有效地控制表面波的传播特性。这对于声子晶体在声学器件、传感器和能量捕获装置等领域的应用具有重大意义。 关键词涵盖了初应力、周期极化、表面波和声子晶体的核心概念，表明这篇论文将这些因素综合考虑，为理解和操纵声波在复杂材料系统中的行为提供了新的理论依据。中图分类号TB381则将该研究归类于固体力学领域，表明其研究内容与固体材料的力学性质密切相关。 这篇论文通过详尽的数值模拟，揭示了一维周期极化压电声子晶体中表面波的新颖特性，尤其是覆盖层和初应力对其禁带结构的影响。这一研究为优化声子晶体的设计和应用提供了理论支持，对于未来的声学工程和材料科学有着深远的影响。