含界面附近多種缺陷壓電介質動力反平面行為.pdf

1、壓電材料作為一種新型的智能材料,已經(jīng)被廣泛應用到國防建設、工業(yè)生產(chǎn)以及和人民生活密切相關的許多領域中,其力電耦合特性得到了廣大學者的普遍重視,而含各類缺陷壓電材料的斷裂力學分析更是人們關注的焦點。本文在線性壓電理論的框架下,對壓電介質、雙相壓電介質以及直角域壓電介質中含圓孔、裂紋、夾雜或復合缺陷的反平面動力學問題進行了研究,得到了一些有價值的結論。
　　 論文的主要工作可總結為以下三部分:
　　 第一部分求解了壓電介質和

2、雙相壓電介質中圓孔邊徑向裂紋的反平面動態(tài)問題。首先給出滿足本問題邊界條件的Green函數(shù),得到不含裂紋情況下介質中的總位移場和總電位勢場,然后利用契合思想和裂紋切割技術將問題轉化為求解一組第一類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,給出了裂紋長度、圓孔半徑、入射波頻率以及材料參數(shù)等因素對裂紋尖端動應力強度因子的影響規(guī)律。結果表明,孔邊裂紋尖端的動應力強度因子在動態(tài)情況下并不總是小于將圓孔看作裂紋的一部分而

3、得到的直線型裂紋尖端的動應力強度因子,而是圍繞其動應力強度因子曲線呈現(xiàn)一定的波動性。
　　 第二部分研究了雙相壓電介質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態(tài)反平面問題。利用滿足問題邊界條件的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的兩組第一類Fredholm積分方程,采用直接數(shù)值積分法進行求解,得到附加外力系和外電場在各離散點上的值,從而寫出圓孔周邊動應力集中和電場強度集中的表達式。對于界面

4、裂紋問題,同樣采用契合思想和裂紋切割技術將問題簡化為求解一組第一類Fredholm積分方程,并通過代換使其直接包含裂紋尖端的動態(tài)應力強度因子。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)以及裂紋長度對圓孔處的力電場集中和裂紋尖端動應力強度因子的影響規(guī)律。
　　 第三部分分析了直角域各向同性壓電介質中含有單一圓柱形缺陷的動力反平面問題。利用鏡像法構造出滿足控制方程以及兩自由表面處邊界條件的力電波場,然后采用