電磁彈性材料剛性線(xiàn)夾雜的耦合場(chǎng)分析.pdf

1、近年來(lái),電磁彈性材料作為新型材料廣泛應(yīng)用于航天、醫(yī)學(xué)工程、軍事等眾多領(lǐng)域,逐步引起工程力學(xué)、材料科學(xué)等相關(guān)領(lǐng)域的廣泛關(guān)注。一般來(lái)說(shuō),電磁彈性材料是由具有磁致伸縮效應(yīng)的材料和能夠產(chǎn)生壓電效應(yīng)的材料復(fù)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(chǎng)耦合下,電磁彈性材料的裂紋擴(kuò)展等相關(guān)問(wèn)題。本課題主要研究含共線(xiàn)剛性線(xiàn)夾雜的電磁彈性材料在機(jī)-電-磁載荷作用下的耦合場(chǎng)分析。主要的研究?jī)?nèi)容包括如下幾個(gè)方面:
　　首先,采

2、用各向異性彈性力學(xué)中Stroh方法對(duì)含剛性線(xiàn)夾雜及裂紋的無(wú)限大各向異性壓電磁材料耦合的彈性場(chǎng)、電場(chǎng)以及磁場(chǎng)進(jìn)行了分析并得到夾雜和基體界面間耦合場(chǎng)的實(shí)型顯函表達(dá)式。進(jìn)一步研究了單一剛性線(xiàn)夾雜,我們發(fā)現(xiàn)夾雜尖端場(chǎng)函數(shù)存在1/2階奇異性。這些結(jié)果為解決各向異性壓電磁材料復(fù)雜的機(jī)電磁耦合問(wèn)題提供了有力的理論依據(jù)。
　　其次,應(yīng)用復(fù)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(xiàn)的剛性線(xiàn)夾雜在反

3、平面力以及平面內(nèi)電磁場(chǎng)作用下的耦合問(wèn)題。對(duì)于剛性線(xiàn)夾雜,我們分別考慮其電磁均導(dǎo)通以及電磁均不導(dǎo)通兩種情況。通過(guò)對(duì)計(jì)算結(jié)果的分析,我們發(fā)現(xiàn)場(chǎng)變量的干擾對(duì)夾雜的這兩種不同情況的影響差別甚大。而對(duì)于多相性的剛性線(xiàn)夾雜來(lái)講,電磁均導(dǎo)通的夾雜模型是一個(gè)較為特殊的極限情形。
　　在之前研究的基礎(chǔ)上，針對(duì)反平面力以及平面內(nèi)電磁場(chǎng)作用這一情形,進(jìn)而研究了壓電磁螺型位錯(cuò)與共線(xiàn)剛性線(xiàn)夾雜的耦合干涉問(wèn)題。同時(shí)也對(duì)剛性線(xiàn)夾雜的兩種不同電磁導(dǎo)通情況分別進(jìn)行

4、討論。分析表明,界面剛性線(xiàn)夾雜對(duì)位錯(cuò)的移動(dòng)有較大影響。我們對(duì)位錯(cuò)與界面缺陷的剛性線(xiàn)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(fù)合材料的強(qiáng)化以及硬化機(jī)理,而且可以為壓電磁復(fù)合材料界面缺陷的破壞準(zhǔn)則提供理論基礎(chǔ)。
　　通過(guò)研究我們發(fā)現(xiàn),就材料中的剛性線(xiàn)夾雜問(wèn)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(jī)電耦合的基礎(chǔ)上考慮了添加磁場(chǎng)問(wèn)題,本文的研究和分析結(jié)果不僅具有很強(qiáng)的理論依據(jù),而且對(duì)實(shí)際問(wèn)題的分析具有