Особенности распространения SH-волны в биморфной пьезоэлектрической/пьезомагнитной пластине из функционально градиентных материалов

Исследуется распространение поверхностных акустических волн с горизонтальной поперечной поляризацией (SH-SAW) в композитной магнитоэлектроупругой пластине, состоящей из неоднородных пьезоэлектрических и пьезомагнитных слоев, в квазистатическом приближении. Для моделирования неоднородности слоев используется двухкомпонентная модель функционально градиентных материалов с параметрами, зависящими от координаты по толщине (от параметров базового материала до параметров включений). В качестве базовых материалов пьезоэлектрического и пьезомагнитного слоев используются PZT-5H и CoFe2O4 соответственно. Включения в пьезоэлектрическом слое представляют собой керамику на основе PZT с различными упругими, пьезоэлектрическими и диэлектрическими свойствами. Неоднородность пьезомагнитного слоя моделирует твердый раствор материалов слоя в узкой переходной области на интерфейсе. Возбуждение SH-SAW в пластине осуществляется удаленным источником гармонических колебаний с предполагаемой стационарной модой. На интерфейсе неоднородных слоев выполняются условия сцепления. На внешних поверхностях, находящихся в свободном контакте с вакуумом и не испытывающих механических напряжений, рассматриваются четыре типа электрических и магнитных граничных условий, в соответствии с которыми изучаются четыре задачи. Решение строится в пространстве преобразований Фурье путем сведения к системе краевых задач Коши. Получены матричные представления дисперсионных уравнений, удобные для численной реализации. На примере задачи с электрически короткозамкнутыми и магнитно открытыми условиями на поверхности изучено влияние неоднородности пьезоэлектрического и пьезомагнитного слоев на скорости SH-SAW в широком частотном диапазоне. Определено влияние локализации различных типов включений в пьезоэлектрическом слое на их поведение. Описаны особенности поведения скоростей SH-SAW в магнитоэлектроупругой пластине при различных характеристиках неоднородности на интерфейсе. Результаты представлены в безразмерных параметрах и могут представлять практический интерес при разработке, проектировании и оптимизации новых материалов для современных микро- и наномасштабных устройств и приборов, использующих SH-SAW.