磁电弹性材料中圆弧形裂纹的反平面断裂问题

利用广义复变函数理论和保角映射技术,研究磁电弹性复合材料中圆弧形裂纹在无穷远处受到沿磁电极化方向的磁/电载荷和反平面机械载荷的共同作用下的反平面问题,给出应力场及位移场的精确解析解,并获得在磁电全非渗透及全渗透边界条件下圆弧裂纹尖端场强度因子和能量释放率的解析解。基于数值解进行数值分析,由数值结果表明:控制圆弧形裂纹半弦长与弓高比值的减少,可以提高材料的可靠性能;在两种边界条件下,机械载荷的不断增加最终会促进裂纹的扩展;在磁电全渗透边界条件下,裂纹扩展不受磁/电载荷的影响,但与材料常数和机械载荷的大小水平有关;在磁电全非渗透边界条件下,正(负)磁/电载荷的增加会阻碍裂纹扩展。

磁电弹性材料中具有非理想界面的增强纳米圆孔的反平面问题

基于Gurtin-Murdoch表/界面模型和弹簧层界面模型,研究无限大磁电弹性复合材料基体中具有非理想界面的增强纳米圆孔的反平面剪切问题。利用广义自洽法和复变函数理论得到增强相和基体相弹性场的精确解及磁电弹性复合材料的有效性能。通过数值算例,分析非理想参数、涂层的体积分数对磁电弹性复合材料有效性能以及基体中弹性场的影响规律。结果表明:当圆孔和涂层的尺寸非常小的情况下,非理想界面和表/界面效应对磁电弹性复合材料的有效性能、孔边周围弹性场有显著影响。通过改变涂层的体积分数和非理想界面参数可提高磁电弹性复合材料的有效性能并降低圆孔周围的应力集中。

磁电弹性体中正三角形孔口快速传播裂纹问题分析

目的探索含运动缺陷的磁电弹性材料的力学性能和断裂机理。方法基于磁电弹性材料断裂理论和广义复变函数理论展开力学行为研究,通过作伽利略变换,将磁电弹性材料的断裂问题转化为稳定裂纹动力学问题进行解答。结果获得了磁电非渗透边界条件下裂纹尖端处动态应力强度因子以及机械应变能释放率的解析表达式。结论磁电弹性材料损伤、断裂现象的发生不仅受缺陷的几何参数和损坏载荷的影响,还与缺陷的运动速度有密切关系。

磁电弹性体中唇形运动裂纹问题分析

本文通过共形映射公式,利用复变函数方法研究了磁电弹性体中的唇形运动裂纹问题.对裂纹面上受反平面剪应力和面内磁电载荷共同作用情况,导出了磁电全非渗透型边界条件下运动裂纹尖端场应力强度因子和机械应变能释放率的解析解.当运动速度为零时这两解都退化成了静止状态下的解.通过算例,与具有相同尺寸的带双裂纹的椭圆孔口问题进行了比较,给出了两种裂纹尖端点处应力强度因子和机械应变能释放率随孔口高度h与裂纹半长a之比h/a的变化规律曲线图,得出了两种孔口裂纹问题在应力强度因子和能量释放率两方面的异同点,结果表明采用唇形孔口裂纹比采用带双裂纹的椭圆孔口能降低裂纹的扩展,这在工程建设及构件的制造上有一些指导作用.

磁电弹性体中含不对称椭圆裂纹的动态与静态分析

通过拱形映射公式,利用复变函数方法研究了裂纹面上受反平面剪应力和面内磁电载荷共同作用下的磁电弹性体中含不对称椭圆运动裂纹与静态裂纹问题,导出了磁电全非渗透型边界条件下运动裂纹尖端场应力强度因子和机械应变能释放率的解析解.当运动速度为零时可退化为静止状态下的解.通过实例计算,分析了静止状态下受载荷的裂纹长度、椭圆的两轴长,以及磁、电和机械载荷对能量释放率的影响.

狭长磁电弹性体中Ⅲ型半无限裂纹的场强度因子

通过引入合适的保角映射,利用复变函数方法研究了裂纹面上受反平面剪应力和面内磁电载荷共同作用下狭长磁电弹性体中半无限裂纹的断裂行为,给出了磁电全非渗透型边界条件下裂纹尖端场强度因子和能量释放率的解析解。当狭长体高度趋于无限大时,可得到无限大磁电弹性体中半无限裂纹的解析解。若不考虑磁场或电场作用,所得解可退化为已知解。通过数值算例,分析了裂纹面上受载长度、狭长体高度以及磁、电和机械载荷对能量释放率的影响。

有限高磁电弹性体中双半动态与静态裂纹分析

狭长体中的裂纹是断裂力学中经常采用的研究模型。含有共线无限长裂纹的条形磁电弹性体,当面内的力电磁和反平面的剪应力作用在左边裂纹尖端附近的一段裂纹面上时,往往会产生动态断裂。利用复变函数法中的拱形变换公式,导出了磁电全非渗透型边界条件下左裂纹尖端动态的应力强度因子以及机械应变能释放率的解析解。当运动速度趋于零时退化为静止状态下的解。通过数值算例分析了断裂机理,讨论了静止状态下狭长体和裂纹的几何尺寸、外力、电场和磁场分别对能量释放率的影响,为相关器件的设计与制造提供了帮助。