基于非局部理論的黏彈性基體中壓電納米梁熱-機電振動特性*

張大鵬，雷勇軍

(國防科技大學 空天科學學院， 湖南 長沙 410073)

壓電納米材料不僅具備十分獨特的力電耦合性能，可實現機械能與電能的相互轉化，在力學、電學、熱學等方面也表現出許多優異特性[1]，并在納米發電體[2]、納米諧振器[3]以及納米傳感器[4]等領域展示出巨大的應用潛力。作為先進納米器件研制與應用過程中的關鍵技術之一，壓電納米元件的振動特性研究已成為當前納米力學領域關注的熱點之一[5-7]。

根據非局部彈性理論，Ebrahimi等[8]建立了彈性基體上功能梯度納米梁的振動控制方程，并分析了外部溫度和濕度等環境因素對納米梁振動特性的影響。在此基礎上，Ebrahimi等[9]進一步考慮了基體和功能梯度壓電納米梁的黏彈性特性，系統分析了基體性能參數、溫度、濕度等因素對不同邊界條件下黏彈性基體中黏彈性納米梁的影響情況。Arani等[10]基于應變梯度理論和Pasternak彈性地基模型對彈性基體中納米梁-壓電納米梁組合系統的非線性振動問題進行了相關研究。此外，Ansari等[11]還根據Hamilton原理建立了后屈曲下壓電納米梁熱-機電振動特性分析的非局部Timoshenko梁模型，并利用微分求積法給出了一般邊界條件下壓電納米梁的固有頻率。采用相同的理論模型與求解方法，Ke等[12]對壓電納米梁的熱-機電振動特性問題進行了深入研究。同時，Ke等[13]還利用所建立的非局部Timoshenko梁模型研究了壓電納米梁的非線性振動問題，并研究了非局部參數、溫度載荷、外部電壓等因素對壓電納米梁非線性振動特性的影響情況。……