多铁性层状复合材料中平行界面上的多裂纹问题

与压电/压磁颗粒复合材料相比,压电/压磁层状复合材料结构简单,而且常温下的磁电耦合系数较大,因而具有更大的应用前景。然而,在力电磁载荷的作用下,压磁层和压电层的界面难免会发生开裂。这是因为:第一,夹杂、空穴等制造缺陷一般集中在界面区域;第二,长时间工作之后,压电/压磁复合材料界面处的导电银胶可能发生老化,在载荷作用下,老化的界面易于产生损伤甚至开裂;第三,界面两侧压磁层与压电层的材料性能失配往往会导致界面附近区域产生应力集中,从而引起界面开裂。因此,各层间界面上的裂纹问题也十分值得研究。该类复合材料一般是由多层压电相与压磁相交替粘接而成,为了简化起见,本文仅研究由中间的压磁层和两侧的压电层所组成的三层复合材料中两个平行界面上的多裂纹问题。现有文献在对压电/压磁层状复合材料开展断裂力学分析时,一般都不计压电层的导磁性与压磁层的介电性。然而,实际上它们却往往未必可以忽略。因此,在本文的分析中,我们假定压电层的磁导率与压磁层的介电系数同时都不为零。在此基础上,本文对压电/压磁层状复合材料的界面非等长多裂纹问题进行理论推导和数值计算,探讨几何参数和物理参数对界面断裂规律的影响,为工程中的界面防断裂设计提供理论参考。