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压电陶瓷带形中Ⅲ型裂纹的精确分析解 总被引:8,自引:0,他引:8
分析无限长压电带形中的Ⅲ型裂纹问题,主要讨论了在带形边界受四种机电组合载荷情况下裂纹位于带形中平面上的情形。通过积分变换,与其相的复合边值问题分别转化为对偶积分方程组,使用对偶积分方程的熟知结果,获得了裂纹线上电弹性场的明显的解析表达式及在裂尖处一些量的强度因子和能量释放率公式。与已知的近似解比较,所得结果是以封闭形式给出的精确解。 相似文献
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在线性压电陶瓷本构关系和裂纹边界绝缘的框架下,用超奇异积分方程的方法对椭圆类片状裂纹问题进行了重新研究.超奇异积分方程中的未知位移间断和电势间断近似地表示为基本密度函数与多项式之积,其中基本密度函数反映了椭圆片状裂纹前沿电弹性场的奇异性,而多项式在均布载荷作用下可用一个常数来表达.引入椭球坐标系后,得到了均布载荷作用下未知位移间断和电势间断的解析解.使用这些解析解和电弹性场强度的定义,得到了裂纹前沿Ⅰ型、Ⅱ型和Ⅲ型应力强度因子以及电位移强度因子的精确表达式.法向均布载荷作用下的结果与现有精确解完全一致,切向均布载荷作用下的结果则尚未见有其它报道. 相似文献
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本文研究一类粘着型界面裂纹的弹性波散射问题。文中利用积分变换和积分方程方法推导了确定这类问题的奇异积分方程。采用围道积分技术和切比雪夫多项式展开技术,得到了待定系数的非线性代数方程组。最后本文给出裂纹尖端站着区的大小和界面应力的数值结果。 相似文献
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建立并研究一类接触型界面裂纹模型对瞬态弹性波作用下的动态响应问题。文中利用积分变换和积分方程法推导了确定这类问题的奇异积分方程组。采用围道积分技术和切比雪夫多项式展开技术,得到了待定系数的非线性代数方程组。最后给出了裂纹尖端接触区大小和接触应力随时间变化的数值结果,揭示了这种接触裂纹的动力学特性及物理上的合理性。 相似文献
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基于三维弹性理论和压电理论,对材料系数按指数函数规律分布的功能梯度压电板条中的反平面运动裂纹问题进行了求解。利用Fourier积分变换方法将电绝缘型运动裂纹问题化为对偶积分方程,并进一步归结为易于求解的第二类Fredholm积分方程。通过渐近分析,获得了裂纹尖端应力、应变、电位移和电场的解析解,给出了裂纹尖端场各个变量的角分布函数,并求得了裂纹尖端场的强度因子,分析了压电材料物性梯度参数、几何尺寸及裂纹运动速度对它们的影响。结果表明,对于电绝缘型裂纹,功能梯度压电板条中运动裂纹尖端附近的各个场变量都具有-1/2阶的奇异性;当裂纹运动速度增大时,裂纹扩展的方向会偏离裂纹面。 相似文献
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本文研究含有Ⅲ型孔边裂纹压电弹性体的反平面问题.根据Muskhelishvili的数学弹性力学理论,并利用保角变换和Cauchy积分的方法,对含有圆孔孔边单裂纹和双裂纹的压电弹性体分别进行了分析.基于电不可穿透裂纹模型,得到了在反平面剪力和面内电载荷的共同作用下裂纹尖端应力强度因子的解析解.最后,通过数值算例,讨论了应力强度因子随裂纹长度变化的规律.结果表明:应力强度因子随着裂纹和孔的相对尺寸的增加而增加,并且单边裂纹的应力强度因子要比双边裂纹的应力强度因子大. 相似文献
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基于线性压电理论,本文获得了含有中心反平面裂纹的矩形压电体中的奇异应力和电场。利用Fourier积分变换和Fourier正弦级数将电绝缘型裂纹问题化为对偶积分方程,并进一步归结为易于求解的第二类Fred-holm积分方程。获得了裂纹尖端应力、应变、电位移和电场的解析解,求得了裂纹尖端场的强度因子及能量释放率。分析了压电矩形体的几何尺寸对它们的影响。结果表明,对于电绝缘型裂纹,裂纹尖端附近的各个场变量都具有-1/2阶的奇异性,能量释放率与电荷载的方向及大小有关,并且有可能为负值。 相似文献
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本文研究了含非完整界面的功能梯度压电复合材料的Ⅲ型裂纹问题.此裂纹垂直于非完整界面,采用弹簧型力电耦合界面模型模拟非完整界面.界面两侧材料的性质,如弹性模量、压电常数和介电常数均假定呈指数函数形式且沿着裂纹方向变化.运用积分变换法将裂纹面条件转换为奇异积分方程,并使用Gauss-Chebyshev方法对其进行数值求解.根据算例结果讨论了一些退化问题并分析了裂纹尖端强度因子与材料的非均匀系数和非完整界面参数的关系. 相似文献
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本文采用奇异积分方程法分析了横观各向同性体中的埋藏裂纹。建立了张开型埋藏裂纹的Cauchy型奇异积分方程。当裂纹面和弹性对称轴垂直时,得到的裂纹张开位移方程的求解与各向同性情况类似。当裂纹面和弹性对称轴平行时,根据加权余量法,建立了弱解方程。给出两个算例,计算了圆形裂纹和椭圆形裂纹上的张开位移分布。数值结果表明:本文的方法是有效的。横观各向同性体中,埋藏裂纹方位任意时的裂纹张开位移方程,根据本文的方法易于得到。 相似文献
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双材料中平片裂纹问题的超奇异积分方程解法 总被引:1,自引:0,他引:1
利用三维断裂力学的超奇异积分方程方法,对双材料空间中重直于界面的平片裂纹Ⅰ型问题进行了研究。首先根据双材料空间的弹性力学基本解,使用边界积分方程方法,在有限部积分的意义下导出了以裂纹面位罗间断为未知函数的超奇异积分方程,并为其建立了数值法。在此基础上,讨论了用裂纹面位移问题计算应力强度因子的方法。最后用此计算了几个典型的Ⅰ型下片裂纹问题的应力强度因子,其数值结果令人满意。 相似文献
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解析研究了面内电载荷和反平面机械载荷作用下压电体中纳米尺度圆孔边均布电可通多裂纹问题的断裂性能。基于Gurtin-Murdoch表面弹性理论,利用保角映射方法和复变弹性理论给出了裂纹尖端电弹场分布、电弹场强度因子及能量释放率的解析结果。阐述了无量纲电弹场强度因子、无量纲能量释放率的尺寸依赖效应,讨论了裂纹数量和缺陷几何参数对无量纲场强度因子和无量纲能量释放率的影响。结果表明:无量纲电弹场强度因子和无量纲能量释放率具有显著的尺寸依赖效应;考虑表面效应,孔径和裂纹长度相当时,电弹场强度因子达到最大;裂纹/孔径比对电弹场强度因子随裂纹数量变化的制约会随着裂纹数量的增加而逐渐消失;过大或过小的裂纹孔径比会削弱裂纹长度对能量释放率的影响。 相似文献
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奇异积分方程在裂纹体弹性波散射问题中的应用 总被引:5,自引:0,他引:5
结合20多年来国内外的研究成果,评述奇异积分方程在裂纹体弹性波散射问题中的应用,特别是在界面裂纹散射问题中的应用.讨论如何将裂纹散射问题归结为奇异积分方程、如何用数值法求解这些方程等问题,并指出奇异积分方程法与其他积分方程法的关系.最后展望了奇异积分方程在裂纹体散射问题中可能的应用前景 相似文献
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利用二维弹性力学模型研究了纤维增强复合材料中基体裂纹与弱界面的相互作用机理.文中首先导出各向异性弹性多层介质中刃型位错的基本解,然后运用这些基本解建立了弱界面复合材料中典型的H型缺陷的奇异积分方程组,通过求解这些方程得到外载荷的大小、弱界面的结合强度、界面的残余压力和摩擦系数、纤维与基体的弹性模量比等微结构参量与基体裂纹附近的应力场的关系 相似文献