含界面刚性线夹杂与广义压电位错双压电介质的电弹性分析

研究了双压电材料中广义压电位错与分布于界面的刚性共线线夹杂相互作用问题.基于线性压电理论Stroh框架,相应的混合边值问题,可化为常见的Hilbert问题.求解Hilben问题,得到存在界面刚性线夹杂与位错时,压电体内所有场变量的显式表达.给出了由于界面和刚性线夹杂的存在,作用于广义压电位错上的广义Peach-Koehler镜像力.对均匀压电材料这一特殊情况,给出了数值算例,讨论了位错对刚性线夹杂端部场强度因子的干涉和它们之间的相互作用.结果可作为求解界面刚性线夹杂与微裂纹交互作用问题的Green函数,也可作为边界元方法的核函数.     

一维六方准晶压电材料中多缺陷的相互作用

基于准晶压电材料的基本方程,利用解析函数理论和复变方法,研究了一维六方准晶压电材料中多缺陷的相互作用问题,建立了多条平行位错以及它们与半无限裂纹相互作用的断裂力学模型,给出了一维六方准晶压电材料中n条平行位错相互作用的Peach-Koehler公式和n条平行位错的等效作用点,得到了n条平行位错与半无限裂纹相互作用下电弹性场的解析解,为讨论裂纹尖端的位错发射、位错屏蔽和裂纹钝化奠定了理论基础. 这些结果均为本文首次给出,丰富和发展了经典弹性理论中的相应结果.     

位错偶极子和Ⅲ型界面裂纹的干涉效应

研究了多晶体材料中螺型位错偶极子和界面裂纹的弹性干涉作用.利用复变函数方法,得到了该问题复势函数的封闭形式解答.求出了由位错偶极子诱导的应力场和裂纹尖端应力强度应子,分析了偶极子的方向,偶臂和位置以及材料失配对应力强度因子的影响.推导了作用在螺型位错偶极子中心的像力和力偶矩,并讨论了界面裂纹几何条件和不同材料特征组合对位错偶极子平衡位置的影响规律.结果表明,裂纹尖端的螺型位错偶极子对应力强度因子会产生强烈的屏蔽或反屏蔽效应.同时,界面裂纹对螺型位错偶极子在材料中运动有很强的扰动作用.     

纳米线涂层中失配位错偶极子分析

研究了纳米线环形晶体薄膜涂层中失配位错偶极子与纳米线的干涉效应,并考虑纳米尺度应力效应及纳米线晶格失配的影响。运用弹性复势方法,分别获得了涂层和纳米线区域复势函数的精确解析解。利用求得的应力场和Peach-Koehler公式,得到了作用在螺型位错偶极子上像力和失配应力的精确表达式。算例结果表明,涂层纳米线界面应力和失配应力对涂层中失配位错偶极子的作用影响很大,由于界面应力和失配应力的存在,可以改变涂层内位错偶极子与纳米线干涉的引斥规律。与宏观尺度下的线型材料相比,纳米线材料由于界面效应的影响,位错偶极子在涂层中平衡位置的数量增加,涂层中更容易产生失配位错偶极子。考虑纳米线晶格失配的影响后,位错偶极子在涂层中平衡位置的数量增加。由此可知,减小纳米线晶格失配的影响,可以控制失配位错偶极子的产生。     

压电双材料界面钝裂纹附近螺型位错的屏蔽效应与发射条件

研究了压电双材料界面钝裂纹附近螺型位错的屏蔽效应与发射条件.应用保角变换技术,得到了复势函数与应力场的封闭形式解,讨论了位错方位、双材料电弹常数及裂纹钝化程度对位错屏蔽效应和发射条件的影响.结果表明,Burgers矢量为正的螺型位错可以降低界面钝裂纹尖端的应力强度因子(屏蔽效应),屏蔽效应随位错方位角及位错与裂纹尖端距...     

压电螺型位错和共线界面刚性线夹杂的干涉效应

研究了压电材料中压电螺型位错和共线界面导电刚性线夹杂的电弹干涉效应．运用复变函数解析延拓技术与奇性主部分析方法,获得了该问题的一般解答．作为算例,求出了界面含一条刚性线夹杂时两种压电介质区域广义应力函数的封闭形式解．导出了作用在位错上的像力和刚性线夹杂表面剪应力和电位移的解析表达式．讨论了界面刚性线长度,两种材料的剪切模量比和压电系数比对位错力和刚性线表面剪应力的影响规律．为进一步研究该类问题提供了一个基本解。     

非理想界面弹性层/压电柱结构中SH波的传播特性

研究了各向同性弹性层与压电柱之间非理想连接时沿周向传播的SH波的频散特性.弹性层表面力学自由;弹性层与压电柱之间应力连续、位移间断.通过求解控制方程,将问题的解用Bessel函数表示,利用界面条件和边界条件得到频散方程,然后对其进行数值求解,分析了界面性态、材料常数和几何尺寸对SH波传播特性的影响.     

螺型位错偶极子与圆形界面刚性线的干涉效应研究

本文重点研究螺型住错偶极子和圆形夹杂界面刚性线的弹性干涉效应。利用复变函数方法,得到了该问题的一般解;此外还求出了只含一条界面刚性线时的封闭解答,得到了刚性线尖端的应力强度因子以及作用在螺型位错偶板子中心的像力和像力偶矩。研究结果表明：位错偶板子对应力强度因子具有很强的屏蔽或反屏蔽效应;软夹杂吸引位错偶极子,而刚性线排斥位错偶板子,在一定条件下,位错偶极子在刚性线附近出现一个平衡位置;当刚性线的长度争材料剪切模量比达到临界值时,可以改变偶极子和界面之间的干涉机理;刚性线长度对位错偶极子中心像力偶矩也有很大的影响。     

增强相/夹杂内螺位错偶极子与含共焦钝裂纹椭圆夹杂的干涉效应

运用弹性力学的复势方法,研究了纵向剪切下增强相/夹杂内螺型位错偶极子与含共焦钝裂纹椭圆夹杂的干涉效应,得到了该问题复势函数的封闭形式解答,由此推导出了夹杂区域的应力场、作用在螺型位错偶极子中心的像力和像力偶矩以及裂纹尖端应力强度因子级数形式解。并分析了位错偶极子倾角 、钝裂纹尺寸和材料常数对位错像力、像力偶矩以及应力强度因子的影响。数值计算结果表明：位错像力、像力偶矩以及应力强度因子均随位错偶极子倾角做周期变化;夹杂内部的椭圆钝裂纹明显增强了硬基体对位错的排斥,减弱了软基体对位错的吸引,且对于硬夹杂,位错出现了一个不稳定平衡位置,该平衡位置随钝裂纹曲率的增大不断向界面靠近;变化 值将出现改变位错偶极子对应力强度因子作用方向的临界值。     

含界面效应纳米尺度圆环形涂层中螺型位错分析

研究了纳米尺度圆环形涂层(界面层)中螺型位错与圆形夹杂以及无限大基体材料的干涉效应.涂层与夹杂的界面和涂层与基体的界面均考虑界面应力效应.运用复势方法,获得了三个区域复势函数的解析解答.利用求得的应力场和Peach-Koehler公式,得到了作用在螺型位错上位错力的精确表达式.主要讨论了界面应力对涂层(界面层)中螺型位错运动和平衡稳定的影响规律.结果表明,界面应力对界面附近位错的运动有大的影响,由于界面应力的存在,可以改变涂层内位错与夹杂/基体干涉的引斥规律,并使位错在涂层内部产生三个稳定或非稳定的平衡点.考虑界面效应后,有一个额外的排斥力或吸引力作用在位错上,使原有的位错力增加或减小.