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考虑表面效应的压电半导体梁的静态屈曲行为研究
1
作者
詹春晓
李孝宝
王美芹
《应用数学和力学》
CSCD
北大核心
2024年第10期1300-1312,共13页
鉴于表面效应和挠曲电效应对纳米材料或结构的力学行为具有显著影响,以纳米尺度压电半导体(PS)梁为研究对象,根据Hamilton变分原理,推导建立了考虑Steigmann-Ogden表面弹性效应和挠曲电效应的Euler-Bernoulli梁理论模型和相应的边界条件...
鉴于表面效应和挠曲电效应对纳米材料或结构的力学行为具有显著影响,以纳米尺度压电半导体(PS)梁为研究对象,根据Hamilton变分原理,推导建立了考虑Steigmann-Ogden表面弹性效应和挠曲电效应的Euler-Bernoulli梁理论模型和相应的边界条件.结合电荷守恒方程和线性漂移扩散方程,研究了该梁结构的静态屈曲行为,得到了短路和开路条件下梁结构的等效弹性常数和屈曲临界压力的解析解.详细分析了表面效应、尺寸效应、挠曲电效应以及载流子屏蔽效应等因素对梁结构的等效弹性常数的影响规律和作用机制.该文的研究结果对基于纳米压电半导体梁结构电子器件的设计和应用具有指导作用.
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关键词
压电半导体梁
屈曲
表面效应
挠曲电效应
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职称材料
基于PINNs的压电半导体梁的非线性多场耦合力学分析
2
作者
肖争光
张春利
陈伟球
《应用数学和力学》
CSCD
北大核心
2024年第10期1288-1299,共12页
压电半导体(PS)具有压电性和半导体特性共存耦合的特征,在新型多功能电子/光电子学器件中有广阔应用前景.因此,理论分析压电半导体结构在外载作用下的多场耦合力学响应是十分重要的.然而,描述压电半导体多场耦合力学行为的控制方程中含...
压电半导体(PS)具有压电性和半导体特性共存耦合的特征,在新型多功能电子/光电子学器件中有广阔应用前景.因此,理论分析压电半导体结构在外载作用下的多场耦合力学响应是十分重要的.然而,描述压电半导体多场耦合力学行为的控制方程中含有非线性的电流方程,属于物理非线性;而且很多半导体器件通常工作在大变形模式下,在力学上属于几何非线性问题.物理非线性和几何非线性给问题的求解带来了挑战.该文针对压电半导体梁结构,基于物理信息神经网络(physics informed neural networks,PINNs),构建了能高效求解其非线性多场耦合力学问题的PINNs方法.通过依次删除网络结构中载流子项和压电项,该方法即可退化到压电结构和纯弹性结构的情况.利用所构建的PINNs,分析了压电半导体梁在均布压力下的多场耦合力学响应.数值结果表明:该文所提出的基于PINNs的模型能有效求解压电半导体、压电以及纯弹性结构非线性多场耦合问题,相对而言,其在求解压电和纯弹性结构的力学响应时具有更高的精度.
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关键词
压电半导体梁
多场耦合
非线性
PINNs
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职称材料
题名
考虑表面效应的压电半导体梁的静态屈曲行为研究
1
作者
詹春晓
李孝宝
王美芹
机构
合肥工业大学土木与水利工程学院
出处
《应用数学和力学》
CSCD
北大核心
2024年第10期1300-1312,共13页
基金
安徽省自然科学基金(2208085MA17)。
文摘
鉴于表面效应和挠曲电效应对纳米材料或结构的力学行为具有显著影响,以纳米尺度压电半导体(PS)梁为研究对象,根据Hamilton变分原理,推导建立了考虑Steigmann-Ogden表面弹性效应和挠曲电效应的Euler-Bernoulli梁理论模型和相应的边界条件.结合电荷守恒方程和线性漂移扩散方程,研究了该梁结构的静态屈曲行为,得到了短路和开路条件下梁结构的等效弹性常数和屈曲临界压力的解析解.详细分析了表面效应、尺寸效应、挠曲电效应以及载流子屏蔽效应等因素对梁结构的等效弹性常数的影响规律和作用机制.该文的研究结果对基于纳米压电半导体梁结构电子器件的设计和应用具有指导作用.
关键词
压电半导体梁
屈曲
表面效应
挠曲电效应
Keywords
piezoelectric semiconductor beam
buckling
surface effect
flexoelectric effect
分类号
O34 [理学—固体力学]
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职称材料
题名
基于PINNs的压电半导体梁的非线性多场耦合力学分析
2
作者
肖争光
张春利
陈伟球
机构
浙江大学航空航天学院
浣江实验室
出处
《应用数学和力学》
CSCD
北大核心
2024年第10期1288-1299,共12页
基金
国家自然科学基金(面上项目)(12172326,11972319)
国家重点研发计划(2020YFA0711701,2020YFA0711700)。
文摘
压电半导体(PS)具有压电性和半导体特性共存耦合的特征,在新型多功能电子/光电子学器件中有广阔应用前景.因此,理论分析压电半导体结构在外载作用下的多场耦合力学响应是十分重要的.然而,描述压电半导体多场耦合力学行为的控制方程中含有非线性的电流方程,属于物理非线性;而且很多半导体器件通常工作在大变形模式下,在力学上属于几何非线性问题.物理非线性和几何非线性给问题的求解带来了挑战.该文针对压电半导体梁结构,基于物理信息神经网络(physics informed neural networks,PINNs),构建了能高效求解其非线性多场耦合力学问题的PINNs方法.通过依次删除网络结构中载流子项和压电项,该方法即可退化到压电结构和纯弹性结构的情况.利用所构建的PINNs,分析了压电半导体梁在均布压力下的多场耦合力学响应.数值结果表明:该文所提出的基于PINNs的模型能有效求解压电半导体、压电以及纯弹性结构非线性多场耦合问题,相对而言,其在求解压电和纯弹性结构的力学响应时具有更高的精度.
关键词
压电半导体梁
多场耦合
非线性
PINNs
Keywords
PS beam
multi-field coupling
nonlinearity
PINNs
分类号
O343.5 [理学—固体力学]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
考虑表面效应的压电半导体梁的静态屈曲行为研究
詹春晓
李孝宝
王美芹
《应用数学和力学》
CSCD
北大核心
2024
0
在线阅读
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职称材料
2
基于PINNs的压电半导体梁的非线性多场耦合力学分析
肖争光
张春利
陈伟球
《应用数学和力学》
CSCD
北大核心
2024
0
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职称材料
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