自1917年法国郎之万利用压电材料的力电耦合效应制造出水听器之后,压电器件在各个领域得到了广泛的应用,对压电材料及其器件与结构的力学分析提出了持续不断的需求,催生了大量的研究成果。随着材料制备技术的发展,功能梯度材料、压电薄膜、多铁性材料等新型多功能材料由于具有突出的物理力学性能,展示出器件设计和应用的崭新方向,因而日益引起大家的关注。但是目前缺少针对这些新型材料的器件设计与力学分析之间的深刻联结,后者的作用得不到体现。本项目结合固体力学学科特点,主要围绕三个方面开展深入的研究(1)发展有限尺寸多功能器件高频振动的高精度分析方法;(2)结合材料制备过程和器件应用环境,考察各种复杂因素对器件动力特性的影响;和(3)开展多功能器件结构设计和工程结构的健康监测研究,在器件建模、器件设计、结构分析、计算方法、参数研究以及与结构健康监测技术的结合等方面取得了系统的研究进展,共发表论文100余篇,其中73篇被SCI收录,有10篇发表在IEEE系列期刊上。本项目的研究成果既丰富了固体力学的研究体系,也为新型材料器件或结构的设计、分析和优化奠定了坚实的理论基础,更凸显出严格力学分析的必要性和重要性。
英文主题词Functionally graded material; thin film; piezoelectric resonator; high frequency; structrual health monitoring