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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:黃國超
研究生(外文):Kuo-chao Huang
論文名稱:地殼壓電效應之探討
論文名稱(外文):Study on the piezoelectric effect of the crust
指導教授:謝秋雰
指導教授(外文):Chew-Fent Shieh
學位類別:碩士
校院名稱:國立中正大學
系所名稱:地震研究所暨應用地球物理研究所
學門:自然科學學門
學類:地球科學學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2006
畢業學年度:94
語文別:中文
論文頁數:107
中文關鍵詞:大地電磁測探法石英應力預測數值模擬有限差分壓電材料壓電效應
外文關鍵詞:predictor stressquartzMagnetotelluricnumerical simulationfinite differentpiezoelectric materialpiezoelectric effect
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地震發生之前及過程中,或是地殼受應力作用下,大地電磁場常有異常的現象。此異常目前傾向是因為地殼中所含之壓電材料(如石英礦等)受壓所造成,但至今仍然沒有明確的證據來支持此項理論。
本研究對此一理論,進行初步的探討。首先對壓電原理在地殼中存在的可能性及效應,先行確立後,再建構可能的地殼壓電模型,並實際應用在「臺灣西部麓山帶中部、中央山脈」及「濁水溪沖積層地質區」之壓電結構分析與探討。
結果顯示,觀測之直流電位與計算值大致上有良好的線性相依,且搭配地殼「壓電模型」與「電阻率分佈情形」之比對分析,亦可得到較合理的解釋。這些發現似乎對於我們現階段了解地殼「壓電結構、應力分佈」及「大地電場(電位)的形成機制」,具有初步指標性的意義。
表目錄………………………………………………………………….Ⅳ
圖目錄………………………………………………………………….Ⅴ
符號表………………………………………………………………….Ⅶ
第一章 緒論....................................................................1
1.1 研究動機…......…...…...…...……...…………………....….1
1.2 前人研究…...……...………………………………………...2
第二章 理論分析.............................................................7
2.1 石英壓電效應.……...……………………………………….7
2.2 三維壓電控制方程式.……...……………………………….9
2.2.1 本構方程式(Constitutive equation)……………..10
2.2.2 運動方程式(Equations of motion)……………....15
2.2.3 馬克斯威爾方程式(Maxwell equation)………….17
2.3 壓電材料之邊界效應……………………………………...18
第三章 壓電模型測試.............................24
3.1 應力參數及分佈深度之探討……………………………..26
3.1.1 壓電參數設定………………………………………...26
3.1.2 模型深度設定………………………………………...28
3.1.3 應力參數設定………………………………………...29
3.2 壓電應力常數(Piezoelectric Stress Constant)測試 31
3.2.1 模型設計………………………………………………32
3.2.2 「不同比例」壓電應力常數之比較情形……………33
3.2.3 非均質(Inhomogeneous)情形的探討…………...35
3.3 介電常數(Dielectric Constant)測試………………….38
3.3.1 模型設計……………………………………………...38
3.3.2 「不同比例」介電常數之比較情形………………...39
3.3.3 非均質(Inhomogeneous)情形的探討…………..41
3.4 討論………………………………………………………..43
第四章 地殼壓電結構之分析與探討…………………….44
4.1 地殼「壓電效應」與「電阻率」的關係……………….46
4.2 資料選取及處理流程…………………………………….47
4.3 臺灣西部麓山帶中部及中央山脈地質區之比對情形….49
4.3.1 地表電位重建………………………………………...49
4.3.2 地殼壓電模型設定…………………………………...50
4.3.3 比對結果……………………………………………...54
4.3.4 結果分析……………………………………………...57
4.4 臺灣中部地區深部電性構造之比對情形……………….59
4.4.1 地表電位重建………………………………………...59
4.4.2 地殼壓電模型設定……………………………………60
4.4.3 比對結果………………………………………………62
4.4.4 結果分析………………………………………………65
4.5 討論………………………………………………………..66
第五章 結論與展望……………………………………….68
5.1 結論………………………………………………………..68
5.2 未來發展性之探討………………………………………..71
5.2.1 壓電「補償電荷」與「直流電位」發展性之探討….71
5.2.2 未來展望……………………………………………….74
附錄 有限差分之數值模型………………………………..77
A 模擬流程之建立……………………………………………..77
B 有限差分法之網格建立……………………………………..79
C 有限差分法之控制方程式…………………………………..81
D 邊界條件之設定……………………………………………...93
E 系統穩定性分析………………………………………………99
參考文獻…………………………………………………...103
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