Влияние геометрических параметров на распространение SH-волн в пьезоэлектрической/пьезомагнитной пластине - Белянкова, Татьяна Ивановна; Ворович, Елена Иосифовна (Вычислительная механика сплошных сред, 2025)
В рамках квазистатического приближения исследуются особенности распространения сдвиговых горизонтально поляризованных волн в магнитоэлектроупругой составной пластине, контактирующей с вакуумом. Пластина представляет собой жестко сцепленные пьезоэлектрический и пьезомагнитный слои. На внешних поверхностях предполагается отсутствие механических напряжений и равенство нулю магнитного потенциала. В зависимости от характера задаваемых электрических условий рассмотрены задачи с электрически открытыми и электрически закрытыми внешними поверхностями. Волновой процесс инициирован действием удаленного источника гармонических колебаний и считается установившимся. Решение задач строится в образах Фурье в виде разложения по совокупности экспонент. Получены дисперсионные уравнения задач, которые приведены в удобном для численной реализации матричном виде. На примере пластины PZT-5H/CoFe2O4  установлена связь толщины каждого из ее слоев с особенностями трансформации фазовых и групповых скоростей поверхностных акустических волн с горизонтальной поляризацией (SH-ПАВ). При варьировании геометрических параметров системы фиксировалась толщина либо пластины, либо одного из слоев. В рамках задачи с электрически закрытыми внешними поверхностями установлены существенные различия в поведении скоростей в зависимости от толщины пьезоэлектрического и пьезомагнитного слоев. Определены условия максимального и минимального влияния толщин слоев на поведение 2-х и последующих мод SH-ПАВ. Показано, что при наличии в пластине очень тонкого пьезомагнитного слоя существенно меняется поведение 2-й моды ПАВ: возрастает как частота выхода моды, так и асимптотическое значение скорости. Выявлены закономерности влияния толщины пьезоэлектрического и пьезомагнитного слоев пластины на поведение коэффициента электромагнитомеханической связи в широком диапазоне частот. Полученные результаты приведены в безразмерных параметрах и могут представлять интерес при разработке новых функционально ориентированных материалов, оценке их эксплуатационных характеристик, а также при создании высокоэффективных устройств, работающих на поверхностных акустических волнах.
Keywords: пьезоэлектрический материал; пьезомагнитный материал; магнитоэлектроупругий материал; поверхностные акустические волны с горизонтальной поляризацией; коэффициент электромагнитомеханической связи