界面的力-電耦合和時間相關(guān)性研究.pdf

1、隨著材料科學(xué)的發(fā)展,諸如復(fù)合材料、功能材料、非均勻材料以及粘接和焊接材料等新型材料在工程領(lǐng)域的應(yīng)用范圍越來越廣泛,這些材料具有一個共同的特點就是存在著界面。界面的存在,對組合材料或結(jié)構(gòu)的整體性能和行為具有十分重要的影響。界面可以在材料之間傳遞載荷信息,同時又保持結(jié)構(gòu)總體的完整性。因此建立合理的界面力學(xué)模型,是對組合材料或結(jié)構(gòu)進行分析和評價的一個重要環(huán)節(jié)。內(nèi)聚力模型自建立以來,越來越多地被應(yīng)用于界面行為的研究中。而傳統(tǒng)的內(nèi)聚力模型只考慮到

2、力場信息,即力與位移間斷之間的關(guān)系,對于壓電材料和粘接結(jié)構(gòu),不能考慮其界面的力-電耦合性和時間相關(guān)性能。
　　壓電材料本身的力-電耦合性質(zhì),使得壓電材料結(jié)構(gòu)的界面同樣具有力-電耦合性質(zhì)。傳統(tǒng)的內(nèi)聚力模型不能用來模擬這種界面,本文則在內(nèi)聚力模型的基礎(chǔ)上進行擴展,建立一種同時考慮力學(xué)量和電學(xué)量的力-電界面模型。這種新的界面模型能夠很好的模擬界面的力-電耦合性質(zhì),可用于含界面的壓電材料或結(jié)構(gòu)的材料性能或力學(xué)行為分析。本文將這種力-電界面

3、模型對壓電纖維推出模型和壓電復(fù)合材料模型進行模擬分析,證明了這種模型的有效性。
　　粘接結(jié)構(gòu)的界面粘接機理極為復(fù)雜,綜合地體現(xiàn)出彈性固體和粘性流體的特性,即粘彈性的性質(zhì)。在有關(guān)的條件中,最重要的是時間和溫度。傳統(tǒng)的內(nèi)聚力模型只適用于不考慮時間效應(yīng)的靜態(tài)問題的描述。本文通過將Maxwell模型和Needleman內(nèi)聚力模型并聯(lián),把時間效應(yīng)引入至內(nèi)聚力模型中,建立單向拉伸作用下的四參數(shù)時間相關(guān)界面模型,并將此界面模型應(yīng)用于單向拉伸作用