多铁性层状复合材料层内的平行多裂纹问题

摘要

由于压电层和压磁层一般是脆性人工陶瓷,在力电磁载荷作用下,压电/压磁层状复合材料不仅界面上可能产生裂纹,其层内也难免会开裂。当层内发生开裂时,除了单裂纹的简单情况外,多裂纹也是一类常见的情况,其中平行于界面的多裂纹是一类形式相对简单并具有较好的理论分析可行性的问题,关于它的研究对于揭示该类复合材料层内基本的断裂力学行为特征具有重要的意义。因此,压电/压磁层状复合材料层内的平行多裂纹问题也具有较大的研究价值。在工程中,该类复合材料往往是由多层压电相与多层压磁相交替粘接而成。为了简化起见,本文仅研究由中间的压磁层和两侧的压电层所组成的三层复合材料层内平行于界面的多裂纹。在本文的分析与计算中,假定压电层的磁导率与压磁层的介电系数同时都不为零。在上述基础上,对该裂纹问题进行理论推导和数值计算,探讨几何参数和物理参数对层内断裂行为的影响规律,为工程中压电/压磁层状复合材料的防断裂设计提供理论参考。