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《宁波大学》 2011年
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复杂结构的有限元计算

史俊  
【摘要】:有限元法是一种求解复杂工程结构的非常有效的数值方法。本文对压电石英晶体谐振器中的AT切石英晶体板的振动模式作了分析,该谐振器通常工作在频率较高的厚度剪切(thickness-shear)模态。使用Mindlin板理论可以得到在石英晶体谐振器设计中十分重要的直行波位移和振动频率的解析解。但是当结构比较复杂时,例如板厚变化、带有电极和考虑支架时,位移的空间分布就很难获得。而这些解对于解释有限板厚度剪切振动中的主要性质,如频率变化和位移约束又很重要。比较精确的解决方案只能使用有限元方法。类似地,本文还分析了另一种大量使用的频率元件,表面波器件。这种谐振器通常利用的是在基体表面传播的瑞利波来得到相应的频率。随着通用有限元软件诸如ANSYS,ABAQUS,NASTRAN,以及COSMOL等的逐渐成熟和个人电脑性能的提高,这些功能强大的工具已广泛用于谐振器高频振动的设计。本文选择基于个人电脑和Windows的ANSYS作为分析平台,对典型的矩形和圆形石英晶体谐振器以及表面波谐振器的自由振动模态进行了分析,得到的位移分布的准确解可用于结构参数优化。ANSYS作为一款通用有限元软件,还具备在电磁场领域的计算能力。本文的另一项工作是使用同样的有限元计算工具,使用其准静态时谐电场计算功能,计算了理想血细胞悬浮液模型介电常数的实部、虚部和外加交变电场的频率的关系曲线,以及电导率的实部、虚部和外加交变电场的频率的关系曲线,即血液的介电谱。
【学位授予单位】:宁波大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:O241.82;O327

【引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 吴荣兴;各向异性压电板非线性高频振动方程及其求解研究[D];宁波大学;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前7条
1 王骥;杜建科;潘俏俏;;基于特征解的有限弹性板中声表面波的二维分析[J];中国科学(G辑:物理学 力学 天文学);2007年01期
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3 王为标,章德;矩形AT切石英谐振器寄生振动模式的有限元分析[J];南京大学学报(自然科学版);2002年02期
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5 马青,渡边牧夫,洲崎敏伸;100Hz~100MHz蛙骨骼肌介电谱的椭圆壳理论解析[J];生物物理学报;2003年03期
6 马青;频域阻抗法研究细胞介电特性[J];中国医学物理学杂志;2004年04期
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【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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2 王红梅;;准连续植物组织电压频率响应特性的研究[J];安徽农业科学;2009年03期
3 王红梅;;山药组织介电常数的频率响应特性的研究[J];安徽农业科学;2010年03期
4 范希智,陈君,刘旭,顾培夫,唐晋发;有机电致发光薄膜的电流输运机理的分析[J];鞍山师范学院学报;2000年03期
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6 李宏建;卓敬清;欧阳俊;闫玲玲;熊志勇;;多孔硅有效介电函数研究[J];半导体光电;2006年05期
7 薛丽君,刘明,王燕,夏洋,陈宝钦;AlGaN/GaN异质结极化行为与二维电子气[J];半导体技术;2004年07期
8 周正干;高翌飞;吕炎;何方成;;碳化硅颗粒增强铝基复合材料弹性常数测量[J];北京航空航天大学学报;2009年02期
9 郭海涛;顾少轩;郑小林;赵修建;;电场极化下GeS_2-Ga_2S_3-PbI_2硫卤玻璃的二阶非线性光学效应[J];北京科技大学学报;2007年02期
10 李晓苇;张继县;张荣香;张伟;;吸附染料J-聚集体的氯化银微晶光电子特性[J];北京理工大学学报;2005年S1期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 高广健;赵毅;邓明晰;;超声兰姆波检测储罐底板缺陷的数值研究[A];2011'中国西部声学学术交流会论文集[C];2011年
2 王骥;史俊;杜建科;;基于ANSYS的石英晶体谐振器厚度剪切振动的有限元分析[A];Proceedings of the 2010 Symposium on Piezoelectricity,Acoustic Waves and Device Applications[C];2010年
3 李宏;章钊;王倩;熊德华;程金树;;阳极键合后基片呈现黑斑原因及影响因素[A];中国硅酸盐学会玻璃分会2009年全国玻璃科学技术年会论文集[C];2009年
4 王良云;武新军;徐江;黄河;沈功田;;基于凌华采集卡的导波测试系统[A];2007'湖北·武汉NDT学术年会论文集[C];2007年
5 龚家元;孙辉;;Lamb波频散方程的数值求解[A];中国声学学会2009年青年学术会议[CYCA’09]论文集[C];2009年
6 张小琼;汤春飞;;高架桥路面钢筋网片缺失的超声检测方法与分析[A];2010’中国西部声学学术交流会论文集[C];2010年
7 李晓苇;张继县;张荣香;张伟;;吸附染料J-聚集体的氯化银微晶光电子特性[A];中国物理学会静电专业委员会第十二届学术年会论文集[C];2005年
8 胡勇;徐春广;周世圆;许寒晖;;Lamb波在复合材料无损检测中的应用研究[A];2009中国仪器仪表与测控技术大会论文集[C];2009年
9 潘卫东;张辉;罗烨;;超声波检测在矿山岩石力学工程分析中的应用[A];第八届全国采矿学术会议论文集[C];2009年
10 王颖;郭玉明;;生物材料介电特性的研究与应用[A];纪念中国农业工程学会成立30周年暨中国农业工程学会2009年学术年会(CSAE 2009)论文集[C];2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 赵扬锋;煤岩变形破裂电荷感应规律的研究[D];辽宁工程技术大学;2010年
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5 尹丽妍;基于水势的玉米真空干燥传热传质模型及介电特性的研究[D];吉林大学;2011年
6 汪川惠;Ba_(1-x)Bi_xTi_(1-y)Mn_yO_3和Bi_(5-x)La_xTi_3Fe_(1-y)Co_yO_(15)多铁陶瓷的磁性、铁电性以及介电性的研究[D];华中科技大学;2011年
7 董春杰;超声振动辅助电火花放电表面强化技术及机理研究[D];山东大学;2011年
8 彭春丽;锂离子电池正极材料LiFePO_4与Li_2FeSiO_4的合成及性能研究[D];中南大学;2011年
9 石琛;纳米WS_2环保节能发动机润滑油的研制及其性能研究[D];中南大学;2010年
10 陈利祥;结构陶瓷微波烧结/焊接腔内电磁场分布的仿真模拟研究[D];中国海洋大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 魏运飞;金属薄板的兰姆波成像检测方法研究[D];南昌航空大学;2010年
2 吴淼男;双相介质中导波问题研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
3 龚家元;水中覆阻尼层弹性板及柱壳中的漏Lamb波研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 叶娟;应用超声Lamb波评价材料蠕变损伤的数值模拟与实验研究[D];华东理工大学;2011年
5 邝文川;基于非线性超声纵波的高温蠕变损伤检测与评价研究[D];华东理工大学;2011年
6 王飞;磁致伸缩纵向模态导波信号处理关键技术研究[D];浙江大学;2011年
7 周佳伟;电磁超声换能器的机理研究及其仿真分析[D];沈阳工业大学;2011年
8 赵玉博;基于DDS的压电陶瓷激励源设计[D];河北科技大学;2010年
9 戚杰;稀土/AlN/MAS微晶玻璃复合材料结构与性能的研究[D];武汉理工大学;2011年
10 万幸;基于超声波激励的光纤光栅传感体的研究[D];武汉理工大学;2011年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 刘竞业;关于矩形电极AT切石英谐振器寄生振动的抑制分析[J];北京化工大学学报(自然科学版);1996年01期
2 宋毅;郑连存;张欣欣;;用同伦分析方法求解具有抽吸喷注的运动延伸表面上流动问题[J];北京科技大学学报;2006年08期
3 郑海山,张中杰,杨宝俊;固体中非线性纵波一维数值模拟[J];地震学报;2004年01期
4 张佳敏;吴荣兴;柳建松;;晶体材料不同切型弹性常数计算的程序设计[J];福建电脑;2010年03期
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6 王骥;杜建科;潘俏俏;;基于特征解的有限弹性板中声表面波的二维分析[J];中国科学(G辑:物理学 力学 天文学);2007年01期
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9 公勋,章德;矩形AT切割石英晶体谐振器的振动分析与设计[J];南京大学学报(自然科学版);2000年03期
10 王为标,章德;矩形AT切石英谐振器寄生振动模式的有限元分析[J];南京大学学报(自然科学版);2002年02期
中国博士学位论文全文数据库 前9条
1 李鹏松;求解大振幅非线性振动问题的若干解析逼近方法[D];吉林大学;2004年
2 陈炎;压电矩形板非线性静动态力学特性研究[D];南京航空航天大学;2006年
3 谭越;应用同伦分析方法求解流体力学中若干非线性问题[D];上海交通大学;2007年
4 石玉仁;函数展开法及同伦分析法在求解非线性演化方程中的应用[D];兰州大学;2007年
5 高立名;功能梯度材料板中声表面波传播的分析[D];同济大学;2007年
6 邹丽;某些非线性水波问题的同伦分析方法研究[D];大连理工大学;2009年
7 诸骏;索、梁及其组合结构的线性及非线性动力分析[D];浙江大学;2008年
8 成钧;同伦分析法在非线性力学和金融学中的应用[D];上海交通大学;2008年
9 刘明姬;同伦方法求解非线性微分方程边值问题[D];吉林大学;2009年
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1 阳丽君;考虑压电效应的石英晶体板高阶泛音振动分析[D];宁波大学;2011年
2 王兆国;固体介质中非线性波传播特点与岩性分析[D];吉林大学;2007年
【二级引证文献】
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1 吴荣兴;李继亮;于兰珍;王骥;;石英晶体板高频振动的三维有限元分析[J];压电与声光;2014年05期
【二级参考文献】
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2 刘建辉,莫志宏,刘明华,府伟灵;基因传感器研究新进展[J];国外医学.临床生物化学与检验学分册;2000年05期
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4 王秀明,张海澜;用于具有不规则起伏自由表面的介质中弹性波模拟的有限差分算法[J];中国科学G辑:物理学、力学、天文学;2004年05期
5 赵孔双;扫描介电成像技术及其在生物体系的应用[J];生物化学与生物物理进展;1997年04期
6 董秀珍,吴小明,秦明新,付峰,尤富生,刘锐岗,史学涛,向海燕,刘飞;人颅骨电阻抗频率特性[J];生物医学工程学杂志;2002年04期
7 赵孔双;微小生物细胞的介电研究方法[J];生物物理学报;2000年01期
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4 张会然;;微处理机化石英晶体测厚[A];中国电工技术学会电子束离子束专业委员会第四届电子束离子束学术年会暨中国电子学会焊接专业委员会第二届电子束焊接学术年会论文集[C];1991年
5 王骥;陈乐平;杜建科;黄德进;;石英晶体板的非线性有限元振动分析[A];中国力学学会学术大会'2009论文摘要集[C];2009年
6 王骥;阳丽君;潘俏俏;赵岷江;杜建科;;矩形石英晶体板厚度剪切振动的频率函数研究[A];2010’中国西部声学学术交流会论文集[C];2010年
7 章怡;;人造石英晶体α值的线性最小二乘拟合[A];中国电子学会第十五届电子元件学术年会论文集[C];2008年
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9 陈斌仁;刘桂礼;李东;王艳林;;基于两点迭代法石英晶体串联谐振频率测量技术研究[A];2009全国虚拟仪器大会论文集(一)[C];2009年
10 王骥;陈玉梅;阳丽君;潘俏俏;赵岷江;;基于Mindlin板理论的用于谐振器设计的石英晶体板振动分析程序[A];Proceedings of the 2010 Symposium on Piezoelectricity,Acoustic Waves and Device Applications[C];2010年
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10 吴 莉;晶源电子 三季度业绩稳定增长[N];证券日报;2005年
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8 王英光;石英晶体弯曲效应的研究及应用[D];大连理工大学;2003年
9 俞帆;石英晶体测量分选系统的设计与开发[D];中南大学;2003年
10 周鹏;基于石英晶体等径向力结构压力传感器研究[D];黑龙江大学;2013年
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