缺陷压电材料有限元模型的建立及其断裂分析

摘要

由于压电材料具有机电耦合等特性,裂纹尖端存在的应力奇异性会诱发电位移的奇异性,压电材料特性等方面仍存在许多的问题等待进一步研究.以此为目的,本文着重完成了以下工作:(1)研究了大曲率夹杂问题的位移场基本理论,利用其局部解构造了一种新的大曲率夹杂问题的位移模式;建立含大曲率夹杂问题的损伤结构有限元方程和与相应奇异单元;提出了求解大曲率夹杂问题的应力与应力强度因子等断裂参量的数值计算方法.(2)对含椭圆形钝裂纹压电体进行了断裂分析,首次根据裂纹附近广义位移场的局部解,构造了一种新的关于含缺陷压电材料广义位移模式并建立了有限元断裂分析模型;得到修正了的压电场的本构方程;建立了压电材料含大曲率缺口损伤结构有限元方程;提出了求解压电材料含大曲率缺口广义强度因子等断裂参量的数值计算方法.(3)当椭圆形钝裂的短轴为零时,大曲率夹杂问题可以转化为直裂纹问题,并进行分析计算.

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

1.1研究背景

1.2研究现状

1.3主要研究内容

第二章基本方程

2.1压电材料的基本概念

2.2裂纹面电边界条件

2.3压电材料的机——电耦合方程

2.4压电场的离散

2.5等参元有限元列式简介

第三章大曲率缺口奇异有限元计算模型及其数值分析

3.1引言

3.2奇异单元的位移模式

3.3应力强度因子

3.4数值算例

3.5结论

第四章含椭圆形缺口裂纹压电材料的断裂数值分析

4.1 引言

4.2基本方程

4.3奇异单元的位移模式

4.4奇异单元的电势模式

4.5广义应力强度因子

4.6数值计算

4.7结论

第五章含中心直裂纹压电材料的断裂数值分析

5.1问题求解

5.2数值计算

第六章结论与展望

参考文献

博士生期间发表的学术论文

博士后期间科研工作

个人简介

致谢