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含挠曲电效应的横观各向同性压电材料偶应力理论

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含挠曲电效应的横观各向同性压电材料偶应力理论

作者：吴康辉山东大学

学位级别：硕士

压电构件作为MEMS的主要组成部分,在微纳尺度下,除了压电效应之外,还具有显著的挠曲电效应(Flexoelectric effect)和尺寸效应现象。为了解释这一现象,发展出了应变梯度理论、偶应力理论等高阶理论。这些高阶理论在求解实际问题时,为了... 详细信息

压电构件作为MEMS的主要组成部分,在微纳尺度下,除了压电效应之外,还具有显著的挠曲电效应(Flexoelectric effect)和尺寸效应现象。为了解释这一现象,发展出了应变梯度理论、偶应力理论等高阶理论。这些高阶理论在求解实际问题时,为了抓住微纳尺度结构的共性,大多研究各向同性材料。当研究压电材料时,为了简化计算,部分学者仅将压电系数处理为各向异性,其它材料系数处理为各向同性;部分学者将压电效应与挠曲电效应统一看作等效压电效应;还有部分学者不考虑压电效应,只研究挠曲电效应,即研究各向同性微构件。然而,一些学者发现,极化条件下的压电材料是横观各向同性的。横观各向同性材料作为特殊的各向异性材料,具有更高的对称性,若用各向异性理论求解,计算过程过于复杂,跟各向同性材料相比,又有许多值得研究的特性。因此,有必要对横观各向同性材料进行单独深入研究。本文基于旋转梯度依赖于位移的Mindlin偶应力理论,推演出考虑转动梯度影响及极化梯度影响的偶应力理论的本构方程、平衡方程及边界条件。并对本构方程中所包含的所有基础张量进行横观各向同性分解,继而通过张量之间的横观各向同性转换张量的缩并来获得其耦合系数张量的横观各向同性分解形式,从而得到完整的压电材料横观各向同性偶应力理论。利用新的偶应力理论,采用平面应变假设,发展了压电悬臂梁的弯曲理论,求解了受压电载荷的包含挠曲电效应、压电效应的悬臂梁的力电耦合模型。对其中的广义静电应力项进行深入分析,探讨其合理简化依据。最后,以一个算例来分析横观各向同性压电梁在电载荷作用下的力电耦合特性。结果显示,电载荷作用下的欧拉伯努利悬臂压电梁的求解过程中,无论是微米尺度还是纳米尺度,广义静电应力的影响均可以省略。悬臂梁的挠曲电效应呈现出明显的尺寸依赖性,悬臂梁的挠度响应与挠曲电耦合系数呈正相关关系。值得注意的是,当挠曲电耦合系数为零时,本理论的力电耦合现象与传统理论相同。新提出的横观各向同性偶应力理论能够有效预测微构件力学性能的尺寸效应及挠曲电效应,可以为工程中研究横观各向同性微构件力电耦合特性时提供有效的预测与指导。研究成果对偶应力理论的基础研究,微构件的产品设计、性能预测及实验研究都具有重要指导意义。

关键词：横观各向同性偶应力理论挠曲电效应静电应力 MEMS

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双层压电微梁固有特性的尺寸依赖性

山东大学学报（工学版） 2019年第6期49卷 107-112页

作者：刘宇周慎杰吴康辉山东大学机械工程学院

为探究双层压电微梁固有特性随特征尺寸的变化规律,应用含挠曲电效应的压电偶应力理论,建立双层压电微梁动态性能尺寸效应理论模型,求解双层压电微梁的固有频率,通过数值分析讨论微梁无量纲固有频率的尺寸依赖性,研究压电效应和挠曲电... 详细信息

为探究双层压电微梁固有特性随特征尺寸的变化规律,应用含挠曲电效应的压电偶应力理论,建立双层压电微梁动态性能尺寸效应理论模型,求解双层压电微梁的固有频率,通过数值分析讨论微梁无量纲固有频率的尺寸依赖性,研究压电效应和挠曲电效应对微梁无量纲固有频率的影响。数值分析结果表明:双层压电微梁的无量纲固有频率随着梁厚度的减小而增大,呈现出明显的尺寸依赖性;与不计力电耦合效应的结果相比,双层压电微梁无量纲固有频率的尺寸依赖性更为明显,主要是由挠曲电效应引起的,而压电效应的影响很小。

关键词：双层压电微梁固有频率尺寸依赖性压电效应挠曲电效应

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吓我一跳

阅读 2009年第11期 28-29页

作者：吴康辉广东佛冈振兴小学五年级

记得那是一个炎热的夏天,太阳火辣辣地照射着大地,树上的知了不停地叫着:"热死了,热死了……"妈妈从水果店里买来了一个又大又圆的西瓜,准备吃完午餐后解渴。

关键词：西瓜水果妈妈

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福建省宁德市某建筑工程监理要点及控制方案

中国建筑金属结构 2023年第8期22卷 175-177页

作者：吴康辉福建紫金工程技术有限公司福建厦门361000

为提升监理人员的工作水平,探索房屋建筑工程监理现场质量控制要点及施工过程中监理控制措施,本文以福建省宁德市霞浦县空海大道的翰林国际工程为例,分析了房屋建筑工程中图纸审查及质量验收、材料报验及取样送检、旁站监理及平行检验... 详细信息

为提升监理人员的工作水平,探索房屋建筑工程监理现场质量控制要点及施工过程中监理控制措施,本文以福建省宁德市霞浦县空海大道的翰林国际工程为例,分析了房屋建筑工程中图纸审查及质量验收、材料报验及取样送检、旁站监理及平行检验、工程质量处理等质量控制的监理要点,提出了监理控制方案应该从质量、进度、投资和安全等四方面着手,落实这四个方面的事前、事中以及事后措施,研究结果表明,监理管理能有效提高施工质量的整体水平,有效管控施工进度和施工安全。

关键词：房屋建筑监理要点质量控制控制方案

含挠曲电效应的横观各向同性压电材料偶应力理论

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含挠曲电效应的横观各向同性压电材料偶应力理论

中国城市群地区健康城市发展的综合评估及其影响因素

第十八届北方七省市区力学学会学术会议

作者：吴康辉周慎杰山东大学机械工程学院

压电构件作为MEMS的主要组成部分,在微纳尺度下,除了压电效应之外,还具有显著的挠曲电效应(Flexoelectric effect)和尺寸效应现象。为了解释这一现象,发展出了应变梯度理论、偶应力理论等高阶理论。这些高阶理论在求解实际问题时,为了抓住微纳尺度结构的共性,大多研究各向同性材料。当研究压电材料时,为了简化计算,部分学者仅将压电系数处理为各向异性,其它材料系数处理为各向同性;部分学者将压电效应与挠曲电效应统一看作等效压电效应;还有部分学者不考虑压电效应,只研究挠曲电效应,即研究各向同性微构件。然而,一些学者发现,极化条件下的压电材料是横观各向同性的。横观各向同性材料作为特殊的各向异性材料,具有更高的对称性,若用各向异性理论求解,计算过程过于复杂,跟各向同性材料相比,又有许多值得研究的特性。因此,有必要对横观各向同性材料进行单独深入研究。本文基于旋转梯度依赖于位移的Mindlin偶应力理论,推演出考虑转动梯度影响及极化梯度影响的偶应力理论的本构方程、平衡方程及边界条件。并对本构方程中所包含的所有基础张量进行横观各向同性分解,继而通过张量之间的横观各向同性转换张量的缩并来获得其耦合系数张量的横观各向同性分解形式,并论证各材料系数在横观各向同性前提条件下所需的最少独立参数个数,从而得到完整的压电材料横观各向同性偶应力理论。利用新的偶应力理论,采用平面应变假设,发展了压电悬臂梁的弯曲理论,求解了受压电载荷的包含挠曲电效应、压电效应的悬臂梁的力电耦合模型。对其中的挠曲电效应、压电效应、电场梯度效应等进行了定性分析。最后,以一个反平面问题来分析电场梯度效应在力电载荷作用下横观各向同性压电板中的影响。当挠曲电耦合系数、应变梯度尺寸参数、极化梯度系数为零时,本理论可退化为传统理论。结果显示,电载荷作用下的欧拉伯努利悬臂压电梁的求解过程中,无论是微米尺度还是纳米尺度,广义静电应力的影响均可以省略。悬臂梁的挠曲电效应呈现出明显的尺寸依赖性,悬臂梁的挠度响应与挠曲电耦合系数呈正相关关系。在力电载荷作用下的反平面问题中,极化梯度效应的影响在板的表面处影响较大,而在远离表层的地方影响甚微。在受集中力或电载荷附近,极化梯度效应的影响也较大,能较好地解释小尺度裂隙问题及奇异问题。新提出的横观各向同性偶应力理论能够有效预测微构件力学性能的尺寸效应及挠曲电效应,可以为工程中研究横观各向同性微构件力电耦合特性时提供有效的预测与指导。研究成果对偶应力理论的基础研究,微构件的产品设计、性能预测及实验研究都具有重要指导意义。

关键词：横观各向同性偶应力理论挠曲电效应 MEMS 压电效应极化梯度效应

来源： cnki会议评论

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地理学报 2024年第6期79卷 1371-1390页

作者：吴康张静李栋首都经济贸易大学城市经济与公共管理学院北京100070 城市群系统演化与可持续发展的决策模拟北京市重点实验室北京100070 清华大学中国新型城镇化研究院北京100084 清华大学智库中心北京100084

健康城市是推进健康中国建设的重要方面,成为健康地理学研究的重要议题。城市群作为推进新型城镇化的主体形态,也应成为“健康中国”建设的主要空间承载区,开展城市群地区健康城市的发展评估兼具理论与实践价值。本文以覆盖中国19个城... 详细信息

健康城市是推进健康中国建设的重要方面,成为健康地理学研究的重要议题。城市群作为推进新型城镇化的主体形态,也应成为“健康中国”建设的主要空间承载区,开展城市群地区健康城市的发展评估兼具理论与实践价值。本文以覆盖中国19个城市群地区的地级以上城市为研究对象,基于健康城市内涵和相关评价模型,建立了多源数据融合的健康城市评估框架,运用CRITIC赋权、地理探测器等方法测度分析了2010年和2020年健康城市发展的时空格局及影响因素。结果表明:①2010—2020年中国城市群地区健康城市建设水平提升明显,健康综合指数向正偏态分布发展,整体由“腹地低—沿海沿边高”演变为以沿海和西南地区中心城市为引领的“多极化”健康格局。②中国城市群地区健康环境改善明显,差异缩小;健康服务仍趋极化,均等化水平不高;健康协同显著提升,城际健康网络加密;健康人群指数略有下降,并向中间收敛。③中国城市群地区健康城市初步形成以长三角、成渝为代表的高指数—高增长和北部城市群的低指数—低增长聚类的类型特征,且区域健康差异缩小,各城市群内部日益协调。④经济发展水平、城镇化建设进程及人力资本积累是影响健康城市发展的主要因素,科技创新、对外开放程度的解释力日益增加,健康城市发展有待向区域健康一体化转型。

关键词：健康城市城市群评价影响因素健康中国

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“人口收缩地区的国土空间优化”专辑序言

资源科学 2024年第2期46卷 233-234页

作者：吴康首都经济贸易大学城市经济与公共管理学院北京100070 城市群系统演化与可持续发展的决策模拟北京市重点实验室北京100070

国土空间规划与治理中对于人口收缩地区的关注源自于近年来我国城镇化过程中不断浮现且增多的“收缩城市”现象。收缩城市(Shrinking Cities)最初由德国学者Häußermann和Siebel在1980年代末研究鲁尔老工业区转型时提出,最初用来隐喻那... 详细信息

国土空间规划与治理中对于人口收缩地区的关注源自于近年来我国城镇化过程中不断浮现且增多的“收缩城市”现象。收缩城市(Shrinking Cities)最初由德国学者Häußermann和Siebel在1980年代末研究鲁尔老工业区转型时提出,最初用来隐喻那些因去工业化或社会转型引起的人口减少并面临结构性危机的城市,并逐步扩展到全球化下日益显著的城市区域的增长与收缩分化。收缩城市的概念引入国内时正值我国城镇化进入后半程,城乡空间面临着内外部条件的系统性重构,以东北城乡和中小城镇为代表的局部地区开始面临人口和人力资本的流失、产业转型发展的困境以及由之而来的“收缩”现象。随着我国人口达峰和区域间人口流动的不平衡加剧,一些地区的人口流失或收缩现象愈加凸显,人口收缩地区的高质量发展与可持续发展成为城镇化、国土空间规划与城市治理的全新命题,亦成为学术研究与政策关注的热点。

关键词：人力资本收缩现象人口减少可持续发展人口流失城乡空间结构性危机国土空间规划

长三角城市群城市经济效能的空间联系网络及模式

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地理学报 2024年第6期79卷 1391-1411页

作者：林金萍吴康敏杨山韩山师范学院地理科学与旅游学院潮州521041 广东省科学院广州地理研究所广州510070 南京师范大学地理科学学院南京210023

本文旨在剖析城市经济效能空间联系网络的特性与模式,以期为区域一体化提供新的政策洞见。从标度律视角构建理论框架探讨城市间的经济效能空间联系,建立了反映网络外部性的分析范式。以长三角城市群为案例区,运用改进的引力模型和社会... 详细信息

本文旨在剖析城市经济效能空间联系网络的特性与模式,以期为区域一体化提供新的政策洞见。从标度律视角构建理论框架探讨城市间的经济效能空间联系,建立了反映网络外部性的分析范式。以长三角城市群为案例区,运用改进的引力模型和社会网络分析方法,测算城市经济效能,分析城市间的联系强度,并建立空间联系矩阵。研究发现:①长三角城市群的高经济效能区域由东部高等级城市向西北部低等级城市逐步转移;②高等级城市在网络中占据核心地位,与周边城市形成紧密联系和“小群体”结构;③城市组群联系模式中,沪苏、杭甬和合肥组群呈现双中心辐射型与虹吸型共存,而南京组群则为单中心辐射型。这4个组群中城市间的联系路径相对固定,联系模式演变缓慢。这些结果为理解城市群内部的联系动态提供了新视角,并为长三角城市群的协调一体化发展提供了政策参考,具有重要的理论价值和现实意义。

关键词：城市经济效能空间联系网络联系模式标度律长三角城市群