多相周期压电纤维复合材料反平面变形问题的解析解

研究了具有周期微结构的多相压电纤维复合材料在反平面变形下的电弹性场。通过在各非均匀相内引入非均匀的广义本征应变,将原问题等价为带有周期广义本征应变的均匀介质问题,建立了两者间的等价条件。利用等价问题各区域交界处的广义应力连续条件和广义位移协调条件,并结合双准周期Riemann边值问题理论和等价条件,获得了各相材料电弹性场的解析解,进而由平均场理论预测了材料的有效压电系数。比较了相同压电材料体积分数下中空压电纤维、碳芯压电结构纤维和实心压电纤维复合材料有效压电系数的差异,讨论了压电结构纤维中非压电芯刚度及压电结构纤维与基体间涂层的刚度对有效压电系数的影响。研究结果可为高灵敏度压电复合材料的设计提供有价值的参考。

圆环形截面压电纤维复合材料有效电弹性性能研究

研究含周期分布压电纤维的压电复合材料的有效电弹性性能。通过在材料代表性体积单元边界上施加位移和电势周期边界条件,利用有限元法求得了代表性体积单元内的电弹性场。由平均电弹性场和压电复合材料有效电弹性性能定义,预测了圆环形截面压电纤维复合材料的有效电弹性系数。通过算例,比较了相同压电材料体积分数下圆环形截面压电纤维复合材料与圆截面压电纤维复合材料有效电弹性性能的差异,讨论了圆环形截面压电纤维内部非压电填充物的力学性质对有效压电系数的影响。该文结论可为高灵敏度压电复合材料设计提供参考。