壓電復合材料圓柱殼在機械、熱和電場載荷下的層間應力研究.pdf

1、復合材料具有重量輕、強度高、加工成型方便、彈性優(yōu)良、耐化學腐蝕和耐候性好等特點，已逐步取代木材及金屬合金，廣泛應用于航空航天、汽車、電子電氣、建筑、健身器材等領域。壓電材料利用其正逆壓電效應可以制造智能換能器件，在智能材料體系中具有十分重要的地位，引起國內外廣泛關注，但其力學性能較差、脆性大、難于加工。將壓電材料和復合材料結合起來的壓電復合材料綜合兩方面的優(yōu)點，在醫(yī)療、傳感、測量、控制等領域有著廣泛的應用，比如在電子技術中利用壓電復合材

2、料制作各種敏感和傳感器件，在飛行器控制中利用壓電材料制造自適應機翼等。
　　本文主要介紹機械、熱和電場載荷對兩端簡支或固支條件下壓電復合材料圓柱殼層間應力影響的理論解析方法和數值模擬計算，第一部分是理論推導和解析方法，首先利用正交各向異性彈性理論獲得單獨壓電層或纖維增強層用未確定常數表示的通用解，其中纖維層增強方向和鋪層形式可以是任意的。然后應用層間應力和位移連續(xù)性條件、壓電復合材料圓柱殼內外表面壓力邊界條件和兩端支撐邊界條件可以

3、求出通用形式解中的未知常數。因此能夠獲得壓電復合材料圓柱殼層間應力的精確解。除了壓電效應外，討論了熱效應和±θ角鋪層的影響，并預測各種條件組合情況下的層間應力。結果顯示壓電效應可以用來減少層間應力。
　　第二部分是算例求解，按照理論解析解表達公式利用For tran編程求解各種算例，得到不同情況下的應力和位移曲線，并作相應的分析和討論。
　　第三部分是仿真模擬，利用ANSYS14.5建立有限元模型，施加各種邊界條件和載荷，得