半平面压电体的Green函数及其应用

本文研究半平面压电体在线力、电荷和位错作用下的弹性场和电场，即Green函数．基于各向异性弹性力学中的Stroh方法和解析延拓理论，推导了Green函数的封闭形式的解．作为解的应用，分析了含半无限裂纹的无限大压电介质的机电耦合场，给出了应力和电位移强度因子的解析表达式．     

压电梁的多项式解(Ⅱ)--典型问题解析解

从正交各向异性压电介质平面问题，对于材料3个特征根互不相等情况下，以3个拟调和位移函数表达位移、电势、应力和电位移的通解出发，利用调和多项式的显式表达式，结合试凑法，给出了平面压电梁的若干典型问题的解析解，包括悬臂压电梁自由端作用横向集中力和点电荷，悬臂雎电梁表面作用线性电势和均布载荷，以及两端简支压电梁作用均布载荷等的解析解．     

用“调和函数”表示的压电介质平面问题的通解

本文首先从压电介质平面问题基本方程出发，引入一个位移函数，导出其通解，然后利用推广的Almansi定理，将通解化为简单形式，即通过三个“调和函数”来表示所有的物理量，其次，推导了楔形体顶端受集中力和点电荷作用时有限形式的解，退化可得半无限平面直线边界受集中力和点电荷的解。     

压电梁的多项式解(Ⅰ)--若干精确解

从正交各向异性压电介质平面问题，对于材料3个特征根互不相等情况下，以3个拟调和函数表达位移、电势、应力和电位移的通解出发，利用调和多项式的显式表达式，结合试凑法，给出了平面压电梁的一系列精确解，包括刚体平动、刚体转动、均匀电势、均匀拉伸、均匀电位移、纯剪切、纯英曲和两端自由压电梁上下表面作用常电势情况下的精确解。     

对称迭层矩形板的平面应力分析

常用的对称迭层板为各向异性板．根据平面应力问题的基本方程精确地用应力函数解法求得了各向异性板的一般解析解．推导出平面内应力和位移的一般公式，其中积分常数由边界条件来决定．一般解包括三角函数和双曲函数组成的解，它能满足4个边为任意边界条件的问题．还有代数多项式解，它能满足4个角的边界条件．因此一般解可用以求解任意边界条件下的平面应力问题．以4边承受均匀法向和切向载荷以及非均匀法向载荷的对称迭层方板为例，进行了计算和分析．     

各向异性材料中共线刚性线夹杂的纵向剪切问题

本文研究各向异性材料中共线刚性线夹杂，（有时称作“硬裂纹”或“反裂纹”问题）的纵向剪切问题。利用复变函数方法，提出了一般问题的公式和某些实际重要问题的封闭形式解，考察了刚性线端点附近的应力分布．从本文解答的特殊情形，可以直接导出各向同性材料相应问题的公式和结果，包括某些已有的结果￣［７］．     

带圆洞的各向异性无穷平面焊接一各向同性圆盘时的基本解

本文利用平面弹性复变方法与解析函数边值问题的基本理论获得了带圆洞的各向异性无穷平面焊接一各向同性圆盘时集中力作用下的解，为边界单元法求解此类问题作好了基本解的准备。     

各向异性半平面与一各向同性长条的焊接问题

本文利用平面弹性复变方法和解析函数边值问题的基本理论以及积分方程论，研究了各向异性半平面与一各向同性长条的焊接问题，给出了应力分布封闭形式的解。     

各向异性板半无限裂纹平面问题的保角变换解法

本文给出了各向异性板半无限裂纹平面问题的保角变换解.首先,简单介绍了各向异性板平面问题的基本理论.随后采用复变函数的方法,通过引用适当的保角映射研究了各向异性板半无限裂纹平面弹性问题,得到了各向异性板中半无限裂纹在任意面内集中载荷作用下的裂纹尖端的应力强度因子的解析解.最后,作为特例得到了当集中力作用在裂纹表面时的应力强度因子的解析解,依此验证了结果的正确性.结果表明该方法简单实用.     

圆形界面刚性线夹杂的反平面问题

研究了在反平面集中力和无穷远纵向剪切作用下，不同弹性材料圆形界面上有多条刚性线夹杂的问题．运用Riemann-Schwarz解析延拓技术与复势函数奇性主部分析方法，首次获得了该问题的一般解答，求出了几种典型情况的封闭解，并给出了刚性线夹杂尖端的应力场分布．结果表明，在反平面加载的情况下圆形界面刚性线夹杂尖端应力具有平方根奇异性，无奇异性应力振荡；应力场与刚性线夹杂的形状，加载方式和材料性质有关．退化结果与已有的解答完全吻合．     

Dispersion relations of elastic waves in two-dimensional tessellated piezoelectric phononic crystals

A type of two-dimensional tessellated piezoelectric phononic crystal is theoretically studied in this paper, formed by homogeneous piezoelectric and inhomogeneous functionally graded rectangular columns. Firstly, the propagation properties of in-plane and anti-plane Bloch waves in each piezoelectric rectangular column are systematically investigated. Furthermore, the total transfer matrices of Bloch waves are obtained based on transfer matrices of homogeneous piezoelectric and inhomogeneous functionally graded rectangular columns. Finally, the Bloch theorem is used to obtain the dispersion relations of in-plane and anti-plane Bloch waves. The influences of non-dimensional geometrical parameters and gradient profile functions on the dispersion relations are discussed based on the graphically numerical results. Under a special value of modal parameter, the dispersion surfaces and curves of in-plane Bloch waves approximatively have plane and axis symmetries respectively, and an approximate total band-gap of anti-plane Bloch waves arise. The theoretical models and numerical discussions will provide a direct guidance of multi-material 3D printing for inhomogeneous periodic structures with dispersion and band-gaps properties.     

有限高狭长压电体中半无限反平面裂纹分析

利用保角变换和复变函数方法,研究了裂纹面上受反平面剪应力和面内电载荷共同作用下的有限高狭长压电体中半无限裂纹的断裂问题,给出了电不可通边界条件下裂纹尖端场强度因子和机械应变能释放率的解析解．当狭长体高度趋于无限大时,可得到无限大压电体中半无限裂纹的解析解．若不考虑电场作用,所得解可退化为纯弹性材料的已知结果．此外,通过数值算例,分析了裂纹面上受载长度、狭长体高度以及机电载荷对机械应变能释放率的影响规律．     

有限高狭长压电体中共线双半无限裂纹问题的解析解

通过引入合适的保角变换,利用复变函数法,分析了部分裂纹面上受反平面剪应力和面内电载荷共同作用下有限高狭长压电体中含共线双半无限裂纹问题,导出了电不可通边界条件下两个裂纹尖端场强度因子和机械应变能释放率的解析解．当不考虑电场作用时,所得解可退化到经典弹性材料的情况．而当两裂纹尖端的距离趋于无穷大时,也可退化为狭长压电体中半无限裂纹问题的解．最后,通过数值算例,讨论了受载长度、狭长体高度、机电载荷对机械应变能释放率的影响规律以及两个裂纹之间的相互作用．结果表明,两裂纹尖端的距离越短,材料越容易破坏;且机电载荷对左尖端裂纹的扩展影响更为显著．     

具有刚性双边裂纹的压电介质中的电荷相互作用分析

利用Stroh方法,研究了含双边固定导电裂纹的二维压电体在广义线力作用下的Green函数.首先分析的是因压电性和边界极化电荷所引起的作用在自由电荷上的Coulomb力.然后,再分析了双边裂纹附近的两个奇异点之间的相互作用问题(其中,至少一个奇异点处存在自由电荷).数值计算表明:当两个或多个奇点互相靠近且奇点中至少存在一个自由电荷时,Coulomb力将明显影响压电介质内的力电场,这时的Coulomb力将不能再被忽略掉.所得结果不仅适用于平面和反平面问题,也适用于面内变形与面外变形相耦合的情况.     

Poling angle effect on two mode-III semi-permeable collinear cracks in a piezoelectric strip: Strip-saturation model

A mathematical strip-saturation model is proposed to analyze the influence of changing poling direction on two hairline electrically semi-permeable collinear cracks embedded in a piezoelectric strip. The remote boundaries of the piezoelectric strip are subjected to anti-plane mechanical and in-plane electrical loads. Fourier series method is applied to transform the model into triple series equations which are then reduced to singular integral equations using the integral equation technique. The closed-form analytical expressions are derived for saturation zones length, crack-sliding displacement (CSD), crack opening potential drop (COPD), intensity factors (IFs), and energy release rate (ERR). Influence of the poling angle on CSD, COPD, and ERR are shown graphically for various cracked piezoelectric ceramics. In addition, the numerical study is also presented for analyzing the effect of inter-crack distance and prescribed electrical and mechanical loadings on the fracture parameters. All graphical results are analyzed and compared.     

Transient response of a semi-infinite piezoelectric layer with a surface permeable crack

The transient response of a semi-infinite transversely isotropic piezoelectric layer containing a surface crack is analyzed for the case where anti-plane mechanical and in-plane electric impacts are suddenly exerted at the layer end. The integral transform techniques are used to reduce the associated mixed initial boundary value problem to a singular integral equation of the first kind, which can be solved numerically via the Lobatto–Chebyshev collocation technique. Dynamic field intensity factors are determined by employing a numerical inversion of the Laplace transform. The dynamic stress intensity factors are presented graphically and the effects of the material properties and geometric parameters are examined. Received: June 30, 2003     

高速扩展裂纹尖端的各向异性塑性场

在裂纹尖端的应力分量都只是θ的函数的条件下，利用定常运动方程，应力应变关系及Hill各向异性屈服条件，我们得到反平面应变和平面应变两裂纹尖端的各向异性塑性场的一般解。将这些一般解用于具体一袭纹，我们就求出了Ⅰ型和Ⅱ型裂纹的高速扩展尖端的各向异性塑性场。     

含椭圆孔或裂纹压电介质平面问题的基本解

应用复变函数的方法，并基于精确的电边界条件，导出了含一椭圆孔或裂纹的横观各向同性压电体在任意集中力和集中电荷作用下的复变函数解，即Ｃｒｅｎ函数解·叠加该解，得到了裂纹表面作用任意集中载荷或分布载荷时的一般解·这些解不但澄清了从前文献中一些不合理的结果，同时也为应用边界元法求解更复杂的压电介质断裂力学问题提供了基本解·     

Three dimensional axisymmetric problems in piezoelectric media: Revisited by a real fundamental solutions based new method

The purpose of the present work is to establish a set of real fundamental solutions for the differential governing equations of three dimensional axisymmetric problems in piezoelectric media. Firstly, conventional complex fundamental solutions are derived by analysis on the eigenvalue problem, and then, Euler’s formula is used to transform them into equivalent real fundamental solutions. As an example of application, the fracture problem of an axisymmetric penny-shaped crack in a piezoelectric layer is resolved by the real fundamental solutions based new method. Theoretical derivation and numerical computation are validated in the special case of a penny-shaped crack in an infinite piezoelectric body. Effects of geometrical parameters and electric-loading coefficient on energy release rates are surveyed and their agreement with the results of existing papers is also indicated. The advantage of such a real fundamental solutions based new method is that it can effectively help to avoid the difficult complex analysis in mixed boundary value problems.