電磁彈性材料剛性線夾雜的耦合場分析.pdf

1、近年來,電磁彈性材料作為新型材料廣泛應用于航天、醫(yī)學工程、軍事等眾多領域,逐步引起工程力學、材料科學等相關領域的廣泛關注。一般來說,電磁彈性材料是由具有磁致伸縮效應的材料和能夠產生壓電效應的材料復合而成。由于制備電磁彈性材料的單相材料很脆且易折,因此有必要研究在多場耦合下,電磁彈性材料的裂紋擴展等相關問題。本課題主要研究含共線剛性線夾雜的電磁彈性材料在機-電-磁載荷作用下的耦合場分析。主要的研究內容包括如下幾個方面:
　　首先,采

2、用各向異性彈性力學中Stroh方法對含剛性線夾雜及裂紋的無限大各向異性壓電磁材料耦合的彈性場、電場以及磁場進行了分析并得到夾雜和基體界面間耦合場的實型顯函表達式。進一步研究了單一剛性線夾雜,我們發(fā)現夾雜尖端場函數存在1/2階奇異性。這些結果為解決各向異性壓電磁材料復雜的機電磁耦合問題提供了有力的理論依據。
　　其次,應用復雜變量的Muskhelishvili理論以及Liouville理論,我們研究了壓電磁材料中共線的剛性線夾雜在反

3、平面力以及平面內電磁場作用下的耦合問題。對于剛性線夾雜,我們分別考慮其電磁均導通以及電磁均不導通兩種情況。通過對計算結果的分析,我們發(fā)現場變量的干擾對夾雜的這兩種不同情況的影響差別甚大。而對于多相性的剛性線夾雜來講,電磁均導通的夾雜模型是一個較為特殊的極限情形。
　　在之前研究的基礎上，針對反平面力以及平面內電磁場作用這一情形,進而研究了壓電磁螺型位錯與共線剛性線夾雜的耦合干涉問題。同時也對剛性線夾雜的兩種不同電磁導通情況分別進行

4、討論。分析表明,界面剛性線夾雜對位錯的移動有較大影響。我們對位錯與界面缺陷的剛性線夾雜的相互干涉作用的一系列研究不僅有助于理解壓電磁復合材料的強化以及硬化機理,而且可以為壓電磁復合材料界面缺陷的破壞準則提供理論基礎。
　　通過研究我們發(fā)現,就材料中的剛性線夾雜問題而言,電磁彈性材料與壓電磁材料存在某些相似之處。我們的研究主要是在機電耦合的基礎上考慮了添加磁場問題,本文的研究和分析結果不僅具有很強的理論依據,而且對實際問題的分析具有