本章基于经典偶应力理论和基于曲率的挠曲电理论,建立了一种新的挠曲电声子晶体微梁理论模型。该模型由中心对称立方材料构成,具有热调控带隙特性。首先,使用哈密顿变分原理推导了热环境下挠曲电微梁的运动方程。然后,构建挠曲电声子晶体微梁理论模型,并采用周期结构的布洛赫定理和传递矩阵法求解模型带隙。作为特例,新提出的模型(当前模型)可以简化为挠曲电模型(忽略微结构效应)和经典模型(忽略微结构和挠曲电效应)。当前模型可用于预测所有尺度下电弹性声子晶体微梁的带隙,而经典模型只能预测大尺度下的结构带隙。

在数值结果部分,使用三维有限元数值计算验证理论计算结果,定量分析了微结构和挠曲电效应、几何参数和温度变化对模型第一个带隙的影响。本章的研究内容主要得出以下三点结论:

  1. 当声子晶体梁高在亚微米尺度时,挠曲电效应对带隙的影响显著;在微米尺度时,微结构效应影响较为明显;而当梁高足够大时,这两种影响都可以忽略不计。因此,揭示了声子晶体结构设计需要综合考虑上述两种效应进行合理地预测声子晶体带隙数值。

  2. 模型几何参数(即,晶格常数和单胞材料体积分数)对挠曲电声子晶体微梁带隙的频率和带宽影响显著,可以通过调整晶格常数和材料体积分数来定制目标带隙频率和带宽。

  3. 温度变化对声子晶体模型影响不能忽视,温升使得微梁结构获得初始热轴力,影响模型的有效刚度,改变了带隙频率和带宽。因此在实际工程设计中,需要考虑结构热环境因素,并可以温度变化实现带隙的非接触式动态调控。

本章提出的挠曲电声子晶体微梁理论模型可为谐振器、可调滤波器和其他功能MEMS器件热调控设计提供新思路。

对下面文字进行润色:n基于经典偶应力理论和基于曲率的挠曲电理论本章建立了一种由中心对称立方材料构成并具有热调控带隙特性的挠曲电声子晶体微梁理论模型。首先使用哈密顿变分原理推导了热环境中挠曲电微梁的运动方程;然后构建挠曲电声子晶体微梁理论模型并采用周期结构的布洛赫定理和传递矩阵法求解模型带隙。作为特例新提出的模型当前模型可以简化为挠曲电模型忽略微结构效应和经典模型忽略微结构和挠曲电效应。当前模型可用于预测所有尺度下电弹性声子晶体微梁的带隙而经典模型只能预测大尺度下的结构带隙。在数值结果部分使用三维

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