مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

استخراج منحنی‌های دیسپرژن امواج لمب در یک میکرو-ورق آلومینیوم نیترید (AlN) با استفاده ازتئوری تنش کوپلی سازگار

نویسندگان
1 دانشجوی کارشناسی ارشد دانشگاه شهید چمران
2 استادیار دانشگاه شهید چمران
چکیده
در این پژوهش معادلات انتشار امواج لمب در یک میکرو ورق ایزوتروپیک بینهایت با ضخامت محدود، با در نظر گرفتن اثر تنش‌های کوپل و با استفاده از تئوری تنش کوپلی سازگار استخراج شده است. اثر اندازه میکرو- ورق، با استفاده از پارامتر طول مشخصه، در معادلات مذکور لحاظ شده است که بدین ترتیب می توان تاثیر ابعاد مختلف ورق را در نحوه دیسپرژن امواج لمب مشاهده نمود. بدلیل کاربرد میکرو ورقهای آلومینیوم نیترید در محرک‌های صوتی سطحی، انتشار امواج لمب در این مواد مورد توجه قرار گرفته است. در این مطالعه ابتدا بی‌بعدسازی روابط با استفاده از تعریف پارامترهای بی‌بعد، انجام شده ‌است. بنابراین نمودارهای بدست آمده برای تمام ضخامت‌ها، طول موج‌های انتشاری و اندازهای پارامتر طول مشخصه یک میکرو ورق قابل استفاده است. سپس براساس تقریب شبه استاتیک، نمودارهای دیسپرژن امواج لمب برای دو مود متقارن و پادمتقارن اول در میکرو ورقی از جنس آلومینیم نیترید ترسیم شده و با نتایج حاصل از تئوری کلاسیک مقایسه شده است. مقایسه نتایج بدست آمده و داده‌های تجربی صحت روابط را نشان می‌دهد. در نهایت، با توجه به اینکه تعیین پارامتر طول مشخصه نقش اساسی در استفاده از تئوری تنش کوپلی سازگار دارد، روشی برای مشخص نمودن این اندازه با استفاده از نمودارهای دیسپرژن و داده های تجربی گزارش شده، پیشنهاد شده است.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Extraction of dispersion curves for lamb waves in an aluminium nitride (AlN) micro plate using consistent couple stress theory

نویسندگان English

Behnam Ghodrati 1
Amin Yaghootian 2
Afshin Ghanbarzadeh 2
Hamid Mohammad Sedighi 2
1 M.Sc. Student of Shahid Chamran University
چکیده English

The equations of Lamb wave propagation in an infinite isotropic micro plate with finite thickness on the basis of consistent coupled stress theory is presented in this study. By employing the characteristic length scale parameter, the effect of micro-plate size is considered, and thereby the effects of different plate dimensions on the dispersion of Lamb waves is illustrated. Lamb wave propagation velocity in aluminum nitride micro-plates has received many interests due to its applications in surface acoustic resonators. In the current work, at first, the dimensionless relations are developed through the definition of dimensionless parameters where the extracted curves can be applied to all thicknesses, propagation wavelengths and characteristic length scale parameters of a micro-plate. In addition, using the quasi-static approximation, the Lamb wave dispersion curves in both symmetric and asymmetric modes for an aluminum nitride micro plate are plotted and compared with the results from the classical theory. The integrity of the present formulation is verified by comparing the obtained results with the experimental data in the literature. Finally, by employing the dispersion curves and the reported experimental data, a novel method has been proposed to determine the size of characteristic length parameter in the consistent coupled stress theory.

کلیدواژه‌ها English

Consistent couple stress theory
Lamb waves
Charactristic lenght
Dispersion curve
Aluminium nitride micro-plate