壓電球殼的若干多場耦合問題研究.pdf

1、壓電材料由于其獨特的機電耦合特性，被廣泛應(yīng)用于各類傳感器、作動器和換能器等技術(shù)領(lǐng)域。當(dāng)層合/功能梯度壓電器件工作于復(fù)雜的環(huán)境中時，需要精確地分析其在外部荷載作用下的多場耦合響應(yīng)，所得到的結(jié)果對于器件設(shè)計與優(yōu)化具有重要的參考價值，所發(fā)展的方法對其他新型功能材料結(jié)構(gòu)的研究也具有一定借鑒作用。
　　針對疊層壓電球殼的熱釋電響應(yīng)問題，建立了基于狀態(tài)空間列式的三維求解方法。重點考察了層間弱界面的影響，針對不同物理場引入了不同的弱界面模型，建

2、立層間界面?zhèn)鬟f矩陣，從而導(dǎo)出整體傳遞矩陣，并進行精確求解。該方法未采用任何變形假定，計算效率高，可為其他近似解提供有效性驗證。
　　將狀態(tài)空間法分別應(yīng)用于求解材料參數(shù)沿厚度方向按冪律和任意變化的功能梯度壓電球殼(FGPM)的熱釋電響應(yīng)。對于冪律變化的FGPM球殼，無須利用層合近似，通過巧妙引入新的狀態(tài)變量，可直接得到精確解。對于任意變化的FGPM球殼，提出了修正的層合近似模型，不僅可以使每一層中的狀態(tài)方程能夠精確求解，而且可保證材

3、料參數(shù)在每相鄰子層界面處連續(xù)，克服了傳統(tǒng)層合近似模型的缺陷。
　　分別從頻域和時域兩個方面考察壓電球殼的廣義熱沖擊響應(yīng)。頻域求解時，采用Laplace變換結(jié)合頻域狀態(tài)空間列式以及傳統(tǒng)的層合近似模型，過程清晰統(tǒng)一，容易推廣到疊層及功能梯度球殼情形。時域求解采用了分離變量法和疊加法，能避免拉普拉斯反變換所帶來的數(shù)值誤差，結(jié)果顯示其可清晰捕捉熱傳播的前沿波陣面。
　　給出了含弱界面的中空或充液疊層壓電球殼耦合振動的三維解，同樣沒有