一维六方压电准晶中正n边形孔边快速传播裂纹反平面问题的解析解

目的研究压电效应下一维六方准晶材料中含正n边形孔边快速传播裂纹的反平面问题。方法运用动力学基本理论和Schwarz-Christoffel变换技术,在电非渗透型和电渗透型2种边界条件下研究。结果给出了裂纹以速度v传播时Ⅲ裂纹的动态应力强度因子和电位移强度因子的解析解。结论当v→0时,所得结果退化为静力学问题,这对工程结构和材料的制备与应用有一定的指导意义。

压电复合材料中正六边形孔边裂纹反平面问题

基于压电复合材料力学,通过引入合适的数值保角映射函数,运用Stroh公式和复变函数方法,研究了压电复合材料中含正六边形孔边两不对称裂纹的反平面问题。首先由压电复合材料反平面问题的本构方程和力-电平衡方程推导出其控制方程,结合留数定理和Cauchy积分公式,求解出电不可通和电可通边界条件下裂纹尖端场强度因子和能量释放率的解析表达式。数值算例分析了正六边形的孔洞边长、裂纹几何尺寸以及机电载荷对等效场强度因子和能量释放率的影响规律。研究结果表明:正六边形孔洞边长和裂纹长度的增加会导致等效场强度因子的增大;在电不可通和电可通边界条件下,能量释放率随着正六边形的边长、裂纹的长度和机械载荷的增加而增加。在电不可通边界条件下电位移既可以促进又可以抑制裂纹的扩展,而在电可通边界条件下电位移对裂纹扩展没有影响。

正六边孔的衍射场

为了研究正六边形小孔的衍射场,采用波前相因子判断法并考虑到孔径的影响对正六边形小孔的衍射场进行研究,得出正六边形小孔衍射场所含基元成份及衍射场的波前函数、像面上的振幅分布函数和光强分布函数,然后利用数值模拟的方法得出正六边形小孔在像面上的衍射图样;结果表明,在验证衍射理论的同时拓展了衍射的概念,能为深入理解光的衍射提供参考。

一维六方压电准晶三角形孔边裂纹反平面问题

通过引入合适的数值保角映射,利用Stroh型公式研究一维六方压电准晶中正三角形孔边裂纹的反平面问题,给出在电非渗透边界条件下三角形孔边裂纹尖端的场强度因子和能量释放率。通过数值算例,讨论场强度因子和能量释放率随缺陷几何尺寸和力电荷载的变化规律。结果表明:随孔边裂纹长度的增加,场强度因子先急剧增加后减小,并趋于定值1,正三角形孔洞的尺寸对其影响可忽略不计;声子场和相位子场机械载荷总是促进裂纹扩展,而电位移对裂纹的扩展极大地依赖于声子场和相位子场载荷的大小。

一维六方压电准晶中正六边形孔边裂纹的反平面问题

研究了一维六方压电准晶中正六边形孔边裂纹的反平面问题,利用复变函数中的Cauchy积分公式,通过构造保角映射函数,在电非渗透型的边界条件下得到了孔边裂纹尖端的应力分布以及场强度因子的解析解.通过数值算例,讨论了正六边形的边长和裂纹长度以及剪应力对场强度因子的影响.

压电弹性体中正六边形孔边快速传播裂纹的解析解

研究了横观各向同性压电材料中正六边形孔边快速传播裂纹的反平面剪切问题。基于复变函数方法,利用保角映射技巧,求得了电渗透和电非渗透两种边界条件下的动态应力强度因子、电位移强度因子和能量释放率的解析解。数值分析给出了场强度因子和能量释放率随缺陷几何尺寸、力电荷载和速度的变化规律,结果表明:能量释放率随着速度的增加而增大,机械载荷总是促进裂纹扩展,而电载荷会抑制裂纹的扩展。

压电效应下一维六方准晶中正六边形孔边裂纹传播问题

为了研究压电效应下一维六方准晶正六边形孔边快速传播裂纹问题,采用动力学理论,推导了一维六方压电准晶在运动坐标系下的反平面弹性问题的控制方程。引入无限大平面内正六边形孔口双裂纹到数学平面的保角映射函数,利用柯西积分公式,研究了在电不渗透的边界条件下一维六方压电准晶中正六边形孔边快速传播裂纹的反平面动态问题,得出了当裂纹匀速传播时,动态应力强度因子和电位移强度因子的解析解。这些结论在工程的动态实践应用分析中具有一定的参考价值。

压电压磁复合材料中正六边形孔边裂纹的反平面断裂问题

基于线性磁电弹性理论,利用Schwarz-Christoffel(CS)变换技术和Stroth公式,首次系统研究了压电压磁复合材料中含带两个不对称裂纹的正六边形孔口问题在部分渗透磁电边界条件下的解析解.当忽略磁场时,磁电非渗透裂纹和磁电渗透裂纹两种极端情况下的解析解答可退化为文献已有研究结果.数值结果揭示了正六边形孔口尺寸、裂纹长度以及力电载荷和磁载荷对能量释放率的影响规律.研究结果表明:减小孔口边长和裂纹长度可以提高材料的可靠性;机械载荷总是促进裂纹扩展;在磁电非渗透和磁电部分渗透边界条件下,负电场和负磁场会延缓裂纹的扩展,而正电场可以增强或阻碍裂纹的扩展,这取决于所施加的电场和磁场的强度以及机械载荷的水平;在磁电渗透边界条件下,电场和磁场对裂纹的扩展没有影响.