利用面剪切（d36）压电陶瓷激发基阶水平剪切波
材料科学
2016-05-25 v3
摘要
板状结构中的基阶水平剪切（SH0）波因其非频散特性，在无损检测（NDT）和结构健康监测（SHM）中极为有用。然而，目前 SH0 波通常由电磁声换能器（EMAT）激发，其能量转换效率相当低。面剪切（d36）模式压电材料在 SH0 波激发方面更具前景，但该模式在传统压电陶瓷中不会出现。近来，通过铁弹畴工程修改极化 PbZr1-xTixO3（PZT）陶瓷的对称性，我们在软和硬 PZT 陶瓷中均实现了面剪切 d36 模式。本工作中，我们通过高温下的横向压缩进一步改善了 PZT-4 和 PZT-5H 陶瓷的面剪切性能。研究发现，当粘接在 1 mm 厚铝板上时，d36 型 PZT-4 表现出比 PZT-5H 更好的面剪切性能。随后我们利用面剪切 PZT-4 方形贴片在铝板中成功激发 SH0 波，并利用面剪切 PMN-PT 贴片接收该波。还研究了所激发 SH0 波的频率响应与指向性。SH0 波在 160 kHz 至 280 kHz 范围内可主导兰姆波（S0 与 A0 波）。波幅沿两个主方向（0{\deg} 和 90{\deg}）达到最大。当偏角小于 30{\deg} 时，振幅可保持最大值的 80% 以上，而在 45{\deg} 方向迅速消失。利用压电陶瓷激发的 SH0 波在 NDT 和 SHM 领域极具前景。
引用
@article{arxiv.1603.05077,
title = {Excitation of fundamental shear horizontal wave by using face-shear (d36) piezoelectric ceramics},
author = {Hongchen Miao and Shuxiang Dong and Faxin Li},
journal= {arXiv preprint arXiv:1603.05077},
year = {2016}
}
备注
14 pages,7 figures