垂直于雙壓電材料界面裂紋的反平面問(wèn)題研究.pdf

1、壓電材料是一種具有力-電耦合特性的功能材料，廣泛的應(yīng)用于航空航天、自動(dòng)控制、微型機(jī)械系統(tǒng)、精密傳感器等領(lǐng)域，已經(jīng)成為國(guó)內(nèi)外的研究熱點(diǎn)。然而壓電材料本身為脆性材料，在力場(chǎng)和電場(chǎng)的作用下往往導(dǎo)致材料過(guò)早的失效，特別是含有諸如裂紋等缺陷時(shí)。因此，基于壓電材料斷裂力學(xué)的裂紋行為研究具有十分重要的理論價(jià)值和實(shí)際意義。論文應(yīng)用傅里葉變換和奇異積分方程理論研究了雙壓電材料中垂直于界面裂紋的反平面問(wèn)題，主要結(jié)果如下:
　　1.研究了兩個(gè)半無(wú)限大壓

2、電材料沿單一方向完全耦合的垂直型裂紋的反平面問(wèn)題，求解奇異性方程后獲得了裂紋尖端和裂紋面上的相關(guān)參數(shù)。得到了裂紋在界面處的應(yīng)力強(qiáng)度因子和能量釋放率。假定材料屬性任意可變的前提條件下，通過(guò)改變單一材料常數(shù)（彈性常數(shù)、壓電常數(shù)、介電常數(shù)）等分析了裂紋尖端應(yīng)力強(qiáng)度因子和能量釋放率的改變情況，結(jié)果表明通過(guò)改變雙壓電材料之間的材料屬性和極化方向，會(huì)改變垂直于界面處裂紋尖端的奇異性，并會(huì)明顯的影響界面端應(yīng)力強(qiáng)度因子和能量釋放率，從而對(duì)裂紋尖端的行為

3、產(chǎn)生影響。
　　2.采用有限厚度的壓電材料與半無(wú)限大的壓電基底耦合而成的雙壓電材料進(jìn)行分析，模型分別考慮了可導(dǎo)通和不可導(dǎo)通的裂紋邊界條件對(duì)裂紋行為的影響，通過(guò)模型的邊界條件求解奇異性方程，獲得了裂紋尖端的應(yīng)力強(qiáng)度因子和界面處的奇異性指數(shù)。通過(guò)改變雙壓電材料之間的材料參數(shù)和模型的尺寸，得到了裂紋尖端應(yīng)力強(qiáng)度因子和材料參數(shù)與模型參數(shù)之間的變化關(guān)系，結(jié)果表明裂紋面的是否導(dǎo)通邊界條件會(huì)影響裂紋尖端的應(yīng)力強(qiáng)度因子;材料屬性的改變會(huì)影響界面處