壓電材料硬幣型裂紋及功能梯度材料Ⅲ型裂紋斷裂分析.pdf

1、壓電材料因其良好的力電耦合特性而廣泛應(yīng)用于換能器、傳感器和致動(dòng)器等電子元件。然而多數(shù)壓電材料固有的脆性特征以及孔洞、裂紋等缺陷的存在，往往導(dǎo)致材料在力、電聯(lián)合作用下過(guò)早的失效破壞。因此研究壓電材料的可靠性已引起力學(xué)工作者的廣泛關(guān)注和濃厚興趣，并且已有大量成果見(jiàn)諸報(bào)導(dǎo)。功能梯度材料有很多優(yōu)點(diǎn)，例如耐高溫、耐腐蝕和可降低殘余應(yīng)力和熱應(yīng)力。然而這種材料也會(huì)產(chǎn)生一些新問(wèn)題，最大的問(wèn)題就是材料的不均勻性，也就是材料參數(shù)的連續(xù)變化。這種不均勻性會(huì)給

2、材料的力學(xué)行為帶來(lái)很大的影響。在以往工作的基礎(chǔ)上，作者做了以下工作： 研究粘接著彈性層的壓電層內(nèi)硬幣型裂紋的斷裂問(wèn)題。壓電層與彈性層均為橫觀各項(xiàng)同性材料，r軸方向無(wú)限長(zhǎng)，z軸方向有限厚度。壓電層沿z軸方向極化?？紤]電不導(dǎo)通裂紋表面條件，利用Hankel積分變換將問(wèn)題化為求解積分方程組，導(dǎo)出了場(chǎng)強(qiáng)度因子與能量釋放率的表達(dá)式。給出了數(shù)值計(jì)算結(jié)果，并分析了彈性層厚度對(duì)場(chǎng)強(qiáng)度因子與能量釋放率的影響。 建立一種模型分析壓電層內(nèi)硬幣

3、型裂紋的動(dòng)力響應(yīng)問(wèn)題。在裂紋面電不導(dǎo)通邊界條件下，壓電層受軸對(duì)稱(chēng)力、電沖擊作用。利用積分變換技術(shù)將問(wèn)題化為求解Laplace域內(nèi)的Fredholm積分方程，然后利用Laplace數(shù)值反演得到時(shí)域內(nèi)的應(yīng)力強(qiáng)度因子和電位移強(qiáng)度因子，進(jìn)而導(dǎo)出動(dòng)能量釋放率。數(shù)值計(jì)算結(jié)果表明了壓電層厚度和電載荷對(duì)裂尖動(dòng)態(tài)斷裂行為的影響。 研究正交各項(xiàng)異性功能梯度條內(nèi)Ⅲ型穿透型裂紋的斷裂失效。假定材料沿兩個(gè)方向的剪切模量以一定梯度比例變化。利用Fourie