含界面附近多種缺陷壓電介質(zhì)動(dòng)力反平面行為.pdf

1、壓電材料作為一種新型的智能材料,已經(jīng)被廣泛應(yīng)用到國(guó)防建設(shè)、工業(yè)生產(chǎn)以及和人民生活密切相關(guān)的許多領(lǐng)域中,其力電耦合特性得到了廣大學(xué)者的普遍重視,而含各類(lèi)缺陷壓電材料的斷裂力學(xué)分析更是人們關(guān)注的焦點(diǎn)。本文在線(xiàn)性壓電理論的框架下,對(duì)壓電介質(zhì)、雙相壓電介質(zhì)以及直角域壓電介質(zhì)中含圓孔、裂紋、夾雜或復(fù)合缺陷的反平面動(dòng)力學(xué)問(wèn)題進(jìn)行了研究,得到了一些有價(jià)值的結(jié)論。
　　 論文的主要工作可總結(jié)為以下三部分:
　　 第一部分求解了壓電介質(zhì)和

2、雙相壓電介質(zhì)中圓孔邊徑向裂紋的反平面動(dòng)態(tài)問(wèn)題。首先給出滿(mǎn)足本問(wèn)題邊界條件的Green函數(shù),得到不含裂紋情況下介質(zhì)中的總位移場(chǎng)和總電位勢(shì)場(chǎng),然后利用契合思想和裂紋切割技術(shù)將問(wèn)題轉(zhuǎn)化為求解一組第一類(lèi)Fredholm定解積分方程,采用直接數(shù)值積分方法求解,最后作為算例,給出了裂紋長(zhǎng)度、圓孔半徑、入射波頻率以及材料參數(shù)等因素對(duì)裂紋尖端動(dòng)應(yīng)力強(qiáng)度因子的影響規(guī)律。結(jié)果表明,孔邊裂紋尖端的動(dòng)應(yīng)力強(qiáng)度因子在動(dòng)態(tài)情況下并不總是小于將圓孔看作裂紋的一部分而

3、得到的直線(xiàn)型裂紋尖端的動(dòng)應(yīng)力強(qiáng)度因子,而是圍繞其動(dòng)應(yīng)力強(qiáng)度因子曲線(xiàn)呈現(xiàn)一定的波動(dòng)性。
　　 第二部分研究了雙相壓電介質(zhì)中界面附近單圓孔和雙圓孔以及圓孔與界面裂紋相互作用的動(dòng)態(tài)反平面問(wèn)題。利用滿(mǎn)足問(wèn)題邊界條件的Green函數(shù),根據(jù)契合思想得到求解界面上附加外力系和外電場(chǎng)的兩組第一類(lèi)Fredholm積分方程,采用直接數(shù)值積分法進(jìn)行求解,得到附加外力系和外電場(chǎng)在各離散點(diǎn)上的值,從而寫(xiě)出圓孔周邊動(dòng)應(yīng)力集中和電場(chǎng)強(qiáng)度集中的表達(dá)式。對(duì)于界面

4、裂紋問(wèn)題,同樣采用契合思想和裂紋切割技術(shù)將問(wèn)題簡(jiǎn)化為求解一組第一類(lèi)Fredholm積分方程,并通過(guò)代換使其直接包含裂紋尖端的動(dòng)態(tài)應(yīng)力強(qiáng)度因子。作為算例,給出了圓孔半徑、圓孔與界面之間的距離、入射波頻率、材料參數(shù)以及裂紋長(zhǎng)度對(duì)圓孔處的力電場(chǎng)集中和裂紋尖端動(dòng)應(yīng)力強(qiáng)度因子的影響規(guī)律。
　　 第三部分分析了直角域各向同性壓電介質(zhì)中含有單一圓柱形缺陷的動(dòng)力反平面問(wèn)題。利用鏡像法構(gòu)造出滿(mǎn)足控制方程以及兩自由表面處邊界條件的力電波場(chǎng),然后采用