电磁热弹性介质的一些基本理论

具有电磁热弹性耦合性质的介质是许多传感器及机敏结构或系统中的关键材料，本文第一部分动态变分原理已就具有这种性质的机敏材料动力学理论作了较为系统的分析。在此第二部分则系统地讨论了在数值计算中极具重要性的各类变分原理，包括准静态变分原理、动态变分原理和关于固有频率的变分原理。     

含45度斜裂纹圆柱薄壳动态特性试验研究

测量了含45度斜裂纹圆柱薄壳的固有频率并拍摄了相应的激光全息振型图. 实验 表明斜裂纹比轴向和环向裂纹对壳体动态特性的影响更大，致使振型图发生了严重 畸变而显得相当复杂，利用传统思路难以找到裂纹长度对壳体动态特性的影响规律. 为此， 把裂纹周围的振动看作为一种独立的局部振动，从而把含斜裂纹壳体的各种复杂振型划 分为3类：纯局部振动振型、纯原振动振型、局部振动和原振动耦合振型. 其中前两种振型 的固有频率皆随裂纹的加长而降低，但对于耦合振型有时会出现``随裂纹加长频率反而升高 的现象'，这是由于把壳体原振动的频率和局部振动的频率相混淆而产生的错觉.     

裂纹对两端固定的圆柱薄壳振动特性影响的试验研究

裂纹使弹性体产生新的自由边界,引起刚度降低,从而导致固有频率和屈曲临界载荷等力学特性发生变化。冈村弘之在分析裂纹对梁的固有频率影响时采用了弹性铰的力学模型,计算结果与试验较符合。等用Ritz法研究了悬臂板上不同位置的裂纹对固有频率与振型的影响,由沙型确定节线位置,发现随裂纹增长固有频率不断地降低。本文进一步研究不同方向的裂纹对两端固定的圆柱薄壳弯曲振动固有频率及振型的影响,采用全息摄影记录振型。     

半无限长压电杆的瞬态热冲击问题

采用具有一个热松弛时间的L－S广义热弹性理论，研究了一维半无限长压电杆在一端受到热冲击时的边值问题。借助拉普拉斯正，反变换技术，在所考虑时间非常短的情况下，对问题进行了求解，得到了压电杆上的位移，压力及温度分布的近似解析解，发现应力及温度分布中分别存在两个阶跃点，并给出了算例。     

压电多层材料中的电极-陶瓷界面裂纹和椭圆夹杂

首先解析研究了压电多层材料中的电极-陶瓷界面裂纹,它是对Ru最近研究工作（见ASMB J·APPI.Mech.,2000年,67卷）的补充和完善.工作表明与 Ru的结论不同,对于一般的两相压电介质,仍可获得对于这种电极-陶瓷界面裂纹的精确解答.分析显示在界面处的电弹性场仍可显现出两类奇异性:振荡型奇异性一1/2土iε。和实指数型奇异性一1/2士 k,其中ε和k 由上下两相压电材料的本构常数加以确定.获得了界面电弹性场以及裂尖处能量释放率的显式和实形式解答.也讨论了在坐标变换下界面上物理量的一些不变性质.其次探讨了压电多层材料中的椭圆夹杂问题,并获得了当压电复合系统受到远场均布机电载荷时的通解.分析表明当压电基体受到远场均布机电载荷作用时,应力场和电场在压电夹杂体上仍然均匀分布井且整个夹杂体都为等电势体     

铁电单晶Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-0.32PbTiO3的实验及本构模型研究

对压力作用下沿[001]晶向极化的Pb(Mg弛豫型铁电单晶;极化旋转(相变);黏塑性模型;本构;细观力学国家自然科学基金，教育部全国优秀博士学位论文作者专项基金2006-11-06对压力作用下沿[001]晶向极化的Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-0.32PbTiO3(PMN0.32PT)弛豫型铁电单晶的应力应变行为进行了实验研究,实验结果表明铁电单晶〈001〉晶向的应力应变行为和铁电多晶有本质的不同,是传统的电畴翻转机理所难以解释的,所提出的极化旋转(相变)模型合理地解释了实验中观察到的现象;基于提出的极化旋转(相变)模型,采用细观力学方法建立了铁电单晶的细观本构模型.在模型中采用黏塑性公式描述铁电单晶可能的8个相变系统的相变行为.为了验证模型的可靠性,用该模型模拟了铁电单晶〈001〉晶向的应力应变实验曲线.计算表明,该模型能较好地模拟铁电单晶〈001〉晶向的相变行为.     

形状记忆合金管接头空间轴对称有限元分析

本文采用形状记忆合金（ＳＭＡ）的三维本构方程和有限变形理论，考虑拉、压不同应力状态对相变点移动的规律，编制了ＳＭＡ轴对称大变形的有限元程序，与单向拉伸下解析所得的应力、应变曲线相比，证实程序的正确性．文末计算一ＳＭＡ管接头，并指出按空间轴对称计算的必要性．     

裂纹快速扩展的瞬态振动特性和响应计算模型

本文研究裂纹快速扩展的动力特性,特别是裂纹扩展速度的规律.主要考虑在裂纹扩展量不很大的情况(如冲击载荷下裂纹快速扩展的情况)下,将裂纹快速扩展-止裂过程作为一种瞬态振动问题求解,而通过能量相当(等效)的原则与断裂力学基本概念(断裂准则等)相联系.计算模型的主要假设是:在裂纹快速扩展过程中,断裂能的消耗用等效的阻尼能来表达.经过近似处理,最后归结为求解有阻尼的单自由度非线性系统在初位移下的瞬态响应计算问题.以DCB试件为例说明计算程序,并给出实例计算结果与实验结果和其他工作的比较.用涡流检测法记录裂纹快速扩展的全过程,以提供实验数据。计算结果与各种实验结果符合较好,初步证明所用的计算模型的有效性,可以作进一步的推广研究以及用于更复杂的问题.     

三维压电弹性体断裂分析的基本解

求解了在材料的特征方程有重根时，三维压电弹性体的单位集中不连续位移和不连续电势基本解。讨论了重根对断裂力学问题解的影响。     

界面主裂纹和微裂纹之间的干涉

采用复势函数的位错解方法，通过对奇异积分方程的建立和数值求解，研究了界面主裂纹同界面及基体微裂纹之间的干涉．结果表明远场载荷角ψ同Ｄｕｎｄｅｒ’ｓ参数α对界面微裂纹及基体中水平微裂纹同主裂纹干涉的影响都很显著，而ψ对屏蔽区的影响则远小于α对其的影响