壓電材料硬幣型裂紋及功能梯度材料Ⅲ型裂紋斷裂分析.pdf

1、壓電材料因其良好的力電耦合特性而廣泛應用于換能器、傳感器和致動器等電子元件。然而多數(shù)壓電材料固有的脆性特征以及孔洞、裂紋等缺陷的存在，往往導致材料在力、電聯(lián)合作用下過早的失效破壞。因此研究壓電材料的可靠性已引起力學工作者的廣泛關(guān)注和濃厚興趣，并且已有大量成果見諸報導。功能梯度材料有很多優(yōu)點，例如耐高溫、耐腐蝕和可降低殘余應力和熱應力。然而這種材料也會產(chǎn)生一些新問題，最大的問題就是材料的不均勻性，也就是材料參數(shù)的連續(xù)變化。這種不均勻性會給

2、材料的力學行為帶來很大的影響。在以往工作的基礎(chǔ)上，作者做了以下工作： 研究粘接著彈性層的壓電層內(nèi)硬幣型裂紋的斷裂問題。壓電層與彈性層均為橫觀各項同性材料，r軸方向無限長，z軸方向有限厚度。壓電層沿z軸方向極化。考慮電不導通裂紋表面條件，利用Hankel積分變換將問題化為求解積分方程組，導出了場強度因子與能量釋放率的表達式。給出了數(shù)值計算結(jié)果，并分析了彈性層厚度對場強度因子與能量釋放率的影響。 建立一種模型分析壓電層內(nèi)硬幣

3、型裂紋的動力響應問題。在裂紋面電不導通邊界條件下，壓電層受軸對稱力、電沖擊作用。利用積分變換技術(shù)將問題化為求解Laplace域內(nèi)的Fredholm積分方程，然后利用Laplace數(shù)值反演得到時域內(nèi)的應力強度因子和電位移強度因子，進而導出動能量釋放率。數(shù)值計算結(jié)果表明了壓電層厚度和電載荷對裂尖動態(tài)斷裂行為的影響。 研究正交各項異性功能梯度條內(nèi)Ⅲ型穿透型裂紋的斷裂失效。假定材料沿兩個方向的剪切模量以一定梯度比例變化。利用Fourie