夹层压电条界面运动裂纹及弧形界面裂纹波散射问题研究

摘要

由于压电材料内在的力—电耦合特性及某些压电材料的其它特性,压电材料的静动态力学特性得到广泛研究,然而多数压电材料固有的脆性特征以及诸如孔洞、裂纹、二相颗粒等缺陷的存在,往往导致材料在力场和电场的作用下过早的失效破坏.另外,单相的压电材料,如压电陶瓷,往往不具有现代高技术所需要的综合性能.因此,将固体力学的方法同电磁理论相结合研究压电器件的可靠性,设计和制造高性能、多功能的压电复合材料已引起物理、材料和力学工作者的广泛关注和浓厚兴趣,并且已经得到一些颇具意义的结论见诸报导.压电介质动态断裂分析是新兴起的研究领域,目前见于报道的工作远少于静态问题的工作.作者在以往工作的基础上,做了以下两项工作:研究当压电条同时与两个不同材料的弹性条粘结在一起,在反平面机械载荷及面内电载荷联合作用下,有限Criffith裂纹沿夹层压电条界面以常速运动时裂尖的动态断裂问题.应用Fourier积分变换将问题化为以第二类Fredholm积分方程表示的对偶积分方程,导出了相应的动应力强度因子表达式.给出了动应力强度因子与裂纹运动速度、裂纹长度、压电条及弹性条厚度、电荷载大小及方向的关系曲线.研究结果对结构设计及结构失效的预防具有理论和应用价值.将波函数展开法与奇异积分方程方法相结合研究了任意多处脱胶的柱形压电夹杂对入射SH波场的散射问题.通过引用广义位错密度函数,所考虑的混合边值问题被转化为Hilbert型奇异积分方程组,这组方程被进一步转化为第一类Cauchy型奇异积分方程组,最后化为代数方程组,对所研究问题进行了数值求解.

目录

文摘

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第一章绪论

1.1选题的背景与意义

1.2压电方程

1.3裂纹面电边界条件

1.4压电介质动态断裂研究现状

1.4.1运动裂纹问题

1.4.2入射波场的散射问题

1.5本文研究的主要内容及方法

第二章夹层压电条界面运动裂纹的动态断裂特性

2.1问题的描述

2.2求解过程

2.3数值结果及分析

2.4小结

第三章局部脱胶柱形压电夹杂对入射SH波场的散射

3.1问题的描述

3.2积分方程的获得与求解

3.3动应力强度因子

3.4数值结果及分析

3.5小结

附图

第四章结论与展望

4.1结论

4.2展望

参考文献

致谢

个人简历、在学期间的研究成果及发表的学术论文