В работе расматривается задача моделирования процессов возбуждения и распространения бегущих упругих волн в многослойном анизотропном волноводе пленочным пьезопреобразователем, расположенным на поверхности волновода или интегрированным между его слоями. Для ее решения в случае плоской деформации развивается гибридный численно-аналитический подход, основанный на сопряжении конечно-элементного решения в ограниченной области, содержащей пьзоактуатор, с представлениями волновых полей в однородных частях многослойного волновода в виде суперпозиции нормальных мод. Приводятся результаты численной верефикации разработанной компьютерной модели и примеры ее использования для параметрического анализа волновой динамики слоистого композитного материала с перекресной схемой укладки трансверсально-изотропных слоев, демонстрирующие влияние глубины размещения пьезопреобразователя на распределение энергии между отдельными нормальными модами.

The paper addresses the problem of modeling the excitation and propagation of  elastic guided waves in a multilayered anisotropic waveguide by a thin-film piezoelectric transducer located on its surface or embedded between sublayers. To solve this problem under plane strain conditions, a hybrid numerical–analytical approach is advanced, which is based on coupling a finite-element solution in a bounded domain containing the piezoelectric actuator with normal mode expansion representations for the wavefields in the homogeneous parts of the multilayered waveguide. Results of numerical verification of the developed computational model are presented, along with examples of its application to parametric analysis of wave dynamics in a layered composite material with a cross-ply stacking sequence of transversely isotropic layers. The results demonstrate the influence of the piezoelectric actuator depth on the distribution of energy among individual normal modes.