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相似文献
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1.
压电陶瓷中圆币形裂纹在横向剪力下的机-电耦合行为   总被引:1,自引:0,他引:1  
王子昆  郑百林 《力学学报》1995,27(3):303-315
以弹性位移分量和电势函数为基本未知量时,横观各向同性压电介质三维问题的场方程可化为四个联立的二阶线性偏微分方程组,本文导出了用四个调和函数表示位移分量及电势函数的表达式,即得到了该场方程的势函数通解,作为通解的应用举例,文中求解了圆币形裂纹受横向剪切作用的问题,得到了裂尖附近应力场及电位移场的解析表达式,结果表明,在横向剪切载荷下圆币形裂纹的尖端场及应力、电位移强度因子均具有明显的机-电耦合性质,而应力和电位移分量在裂尖仍具有-1/2的奇异性。  相似文献   

2.
压电陶瓷中圆币形裂纹在横向剪力下的机—电耦合行为   总被引:6,自引:1,他引:5  
王子昆  郑百林 《力学学报》1995,27(3):304-315
以弹性位移分量和电热函数基本未知量时,横观各向同性压电介质三维问题的场方程可化为四个联立的二阶线性偏微分方程组,本文导出了用四个调和函数表示位移分量及电势函数的表达式,即得到了该场方程的势函数能通解,作为通解的应用举例,文中求解了圆币形裂纹受横向剪切载荷下圆币形裂纹的尖端场及应力、电位移强度因子均具有明显的机-电耦合性质,而应力和电位移分量在裂尖仍具有-1/2的奇异性。  相似文献   

3.
余迎松  秦太验 《力学与实践》2005,27(3):40-42,72
采用Somigiliana公式给出了三维横观各向同性压电材料中的非渗漏裂纹问题的一般解和超奇异积分方程,其中未知函数为裂纹面上的位移间断和电势间断.在此基础上,使用有限部积分和边界元结合的方法,建立了超奇异积分方程的数值求解方法,并给出了一些典型数值算例的应力强度因子和电位移强度因子的数值结果,结果令人满意.  相似文献   

4.
讨论了不可导通情况下三维横观各向同性压电材料中受拉伸和电载荷作用的平片裂纹I型断裂力学问题. 使用有限部积分概念,从三维线性压电理论出发,严格得到了一组以裂纹面位移间断和电势间断为未知变量的超奇异积分方程组;应用二维超奇异积分的主部分析法,从理论上分析得到了裂纹前沿应力和电势奇性指数以及应力和电位移奇性场,从而找到了以裂纹面位移间断和电势间断表示的应力和电位移强度因子、能量释放率表达式;为所得到的超奇异积分方程组建立了数值法,并用此计算了若干典型的平片裂纹问题,数值结果令人满意.  相似文献   

5.
讨论了不可导通情况下三维横观各向刚性压电材料中受拉伸和电载荷作用的平片裂纹Ⅰ型断裂力学问题.使用自限部分概念,从二维线性压电理论出发,严格得到了一组以裂纹面位移间断和电势间断为未知变量的超奇异积分方程组;应用二维超奇异积分的主部分析法,从理论上分析得到了裂纹前沿应力和电势奇性指数以及应力和电位移奇性场,从而找到了以裂纹面位移间断和电势间断表示的应力和电位移强度因子、能量释放率表达式;为所得到的超奇异积分方程组建立了数值法,并用此计算了若干典型的平片裂纹问题,数值结果令人满意.  相似文献   

6.
利用积分变换技术,结合Copson方法,研究了含直线型对称裂纹的一维六方压电准晶对SH波的散射问题。通过求解对偶积分方程,得到声子场、相位子场应力、位移及电场电位移分量的解析解。定义了裂纹尖端应力强度因子及电位移强度因子,给出了电非渗透性条件下应力强度因子及电位移强度因子的解析解。此研究结果对压电准晶材料的工程应用有一定的理论价值。  相似文献   

7.
利用积分变换技术,结合Copson方法,研究了含直线型对称裂纹的一维六方压电准晶对SH波的散射问题。通过求解对偶积分方程,得到声子场、相位子场应力、位移及电场电位移分量的解析解。定义了裂纹尖端应力强度因子及电位移强度因子,给出了电非渗透性条件下应力强度因子及电位移强度因子的解析解。此研究结果对压电准晶材料的工程应用有一定的理论价值。  相似文献   

8.
压电介质中受拉伸与弯曲联合作用的圆币形裂纹问题   总被引:2,自引:0,他引:2  
以弹性位移分量和电势函数为基本未知量时,横观各向同性压电介质非轴对称三维问题的控制微分方程是四个二阶线性偏微分方程相联立的方程组。本文导出了用四个调和函数表示位移及电势的该方程组的势函数通解。作为通解的应用举例,文中求解了压电陶瓷材料中受拉伸与弯曲联合作用的圆币形裂纹问题,得到了裂纹尖端附近应力场及电位移场的解析表达式。结果表明裂尖场以及应力强度因子和电位移强度因子均表现出复杂的机-电耦合行为。  相似文献   

9.
高存法  王敏中 《力学学报》2001,33(5):630-638
利用Stroh公式,研究了含共线周期裂纹热的压电介质的广义二维问题。该工作有两个特征:一是裂纹被建模为具有渗透表面的缝隙,并假设为跨越上下表面时,电场的切向分量和电位移的法向分量是连续的;另一个特征是,机-电载荷和热载荷被假设作用在无限远处,而不是在裂纹表面。基于这两个假设,我们获得了有关场强因子,以及裂纹内电场的相当简洁的表达式。结果表明:①在裂纹内电场是线性变化的,②电位移的奇异性总是取决于应力的奇异性.③所有场的奇异性与所加的电载荷无关。  相似文献   

10.
带功能梯度材料的压电底层中周期裂纹对SH波的散射   总被引:1,自引:0,他引:1  
本文研究了压电材料底层中周期裂纹对SH波的散射,通过渗透边界条件和界面上连续边界条件,将问题转化为一组带Hilbter核的奇异积分方程。利用利用切比雪夫多项式逼近方法求解Hilbter核的奇异积分方程,给出了标准动应力强度因子和电位移强度因子的表达式。最后通过数值算例说明了几何参数、物性参数,入射波频率和振幅等对强度因子的影响.  相似文献   

11.
A thin electrode embedded in an electrostrictive material under electric loading is investigated. In order to obtain an asymptotic form of electric fields and elastic fields near the electrode edge, we consider a modified boundary layer problem of an electrode in an electrostrictive material under the small scale saturation condition. The exact electric solution for the electrode is obtained by using the complex function theory. It is found that the shape of the electric displacement saturation zone is sensitive to the transverse electric displacement. A perturbation solution of stress fields induced by incompatible electrostrictive strains for the small value of the transverse electric displacement is obtained. The influence of transverse electric displacement on a microcrack initiation from the electrode edge is also discussed.  相似文献   

12.
The present investigation of the crack problem in piezoelectric materials is performed based on the non-local theory. After some manipulations, the impermeable crack, the permeable crack (the crack gap is full of NaCI solution), and the semi-permeable crack (the crack gap is full of air or silicon oil) are reduced to a uniform formulation by assuming the normal electric displacement on the crack surfaces to be an unknown variable. Thus, a triple integral equation with the unknown normal electric displacement is established. By using the Newton iterative method and solving the triple integral equation, it is found that the normal electric displacement on the crack surfaces is no longer a constant as determined by previous studies, rather, it depends upon the remote combined electromechanical loadings. Numerical results of the stresses and electric displacement fields show that there are no singularities at the crack tips so that the stresses remain finite. It is of great significance that the concrete electric boundary condition on the crack surfaces exerts significant influence on the near-tip fields and in this way plays an important role in evaluating the crack stability in the non-local piezoelectric materials. More specifically, the impermeable crack model always overestimates the finite stresses at the crack tips, whereas the permeable crack model always underestimates them.  相似文献   

13.
The asymptotic problem of an electrode that is embedded between dissimilar electrostrictive materials and subjected to electric loading is numerically analyzed by using the finite element method. Electrostatic analysis for the asymptotic problem is conducted under the small-scale saturation condition on the basis of the mathematical equivalence between anti-plane shearing and electrostatics. The distribution of the electric displacement fields is obtained. It is shown that the shapes of the saturation zones are affected by the ratios of the permittivities and the saturated electric displacements between the dissimilar electrostrictive materials. Stress fields that are generated for matching incompatible strains, which are induced by non-uniform electric displacement fields, are numerically calculated for various combinations of the material properties. Also, stress intensity factors for arbitrary small cracks that are initiated from the edge of an electrode are evaluated. Behaviors of cracking that may take place at the edge of an electrode are discussed.  相似文献   

14.
杨丽敏  柳春图  曾晓辉 《应用力学学报》2005,22(2):212-216,i006
利用Lekhnitskii理论和Stroh理论的相互联系,把已知的基于Lekhnitskii理论平面应变结果转化为Stroh理论形式的结果,直接获得Stroh公式中A,B的显式表达式,此方法可扩展到平面应力情况,然后导出压电材料平面应变问题的尖端场Williams形式的展开式,采用半权函数法计算有限大压电体平面问题应力和电位移强度因子。对无穷大板含中心裂纹的情况下本文结果和已有结果进行了比较,表明本文方法得到的结果精度可靠。本文方法的最大优点是可以求解有限压电体的应力强度因子,并且需要的单元少,精度高,实用性好。  相似文献   

15.
A moving screw dislocation in a transversely isotropic piezoelectric material is investigated in detail. The analytical expressions for displacement, electric potential, stresses, electric displacements, strains, and electric fields are obtained. When the velocity of the dislocation is zero, or when the piezoelectric constant is zero, the results derived in this paper can reduce to known results.  相似文献   

16.
杨昌锦  李尧臣 《力学季刊》2005,26(1):134-143
圆环形的压电材料器件在智能结构中得到了广泛的应用。本文推导了横观各向同性功能梯度压电材料圆环在内、外边界上给定位移和电势情况下的一般解。极化方向在圆环的半径方向,材料常数的梯度方向也设定在半径方向,并可表示为半径r的幂,本构关系为线性。然后推导了压电圆环外壁固定、接地,内壁沿垂向有一微小位移、电势分别为余弦分布和均匀分布的问题的精确解,并计算了该问题在这两种电势情况下产生的无量纲形式的径向和环向位移、电势、应力及电位移沿径向分布的数值结果。计算中考虑了不同的材料梯度,以及内壁的位移与电势的不同比例。  相似文献   

17.
This paper is to investigate the nonlinear effect of the self-induced electric field on the diffusion-induced stresses in a long bar. We first approximate the nonlinear concentration-dependent diffusivity as a series of third-degree polynomials by the least-squares curve-fitting techniques, and then calculate the distributions of concentration by the Galerkin method. Afterwards, the diffusion-induced stresses inside the bar are determined analytically by introducing the Goodier displacement potential and Airy stress function. It is found that the nonlinear self-induced electric fields can depress both the concentration gradient and the maximum diffusion-induced stresses apparently, and these effects are more significant at short times than at long times.  相似文献   

18.
应用复变函数的方法,研究电致伸缩材料内置电极附近的应力奇异性.基于精确的电边界条件,采用Hilbert理论以及复变函数中的Cauchy积分与留数定理,首先分别给出了柔性电极和刚性电极的复势函数解,然后就这两种极限情况,讨论了电极刚度对应力场奇异性的影响.研究结果表明:无论对柔性电极还是刚性电极,Max-well应力的应力场均呈现r-1阶的奇异性,但对于前者总应力奇异性系数为零,而对于后者总应力奇异性系数与基体的材料常数有关.  相似文献   

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