压电材料V型切口端电弹场奇异性的实验研究

考虑了由电场和应力集中而引发的压电材料切口端的奇异性问题。通过云纹干涉法测量机电耦合载荷作用下三点弯试验中V形切口尖端的变形场,并利用该结果近似确定切口尖端的占主导地位的奇异性指数。结果表明:正电场使切口张开,切口端的奇异性指数随着切口角度的增大而下降。该结果与有限元法的计算结果定性相符,说明云纹干涉法能够用于判断切口端奇异性状况。     

压电材料中切口/接头端部平面电弹性场奇异性有限元分析

为了对平面载荷作用下压电材料中切口或接头端部附近电弹性场奇异性问题进行分析,首先以应力平衡方程、Maxwell方程和和边界条件为基础,得到一种求解压电材料特征问题的弱式方程;其次,假定楔形切口或接头端部附近单元内位移和电势沿径向分布为指数形式,而周向方向分布则采用泡函数插值,将其代入弱式方程,建立一种只需对楔形切口或接头端部附近周边进行离散的一维简单有限元方法.压电材料的极化轴可以是任意方向.利用该有限元模型讨论了楔形切口角度、极化轴方向和边界条件对奇性场的影响.通过和其它特定情况下的现有解相比,证实了该文有限元数值方法的有效性,而且精度很高.     

压电材料三维V形切口端部力电耦合奇异场分析

对于压电材料元器件,往往由于裂纹/切口而导致结构存在应力奇异性和电奇异性的现象。本文主要研究压电材料在力电耦合情形下的三维柱向V形切口问题。针对压电材料,结合Maxwell方程和Williams渐近展开式,推导并建立了三维柱向V形切口在力电耦合情形下的特征微分方程组,并采用插值矩阵法获得了其在不同边界条件下的奇性指数,算例表明,本文方法具有良好的计算精度。本文方法也适用于裂纹尖端的奇异性分析,且具有程序操作方便,前处理工作量小等优点。     

压电材料椭圆夹杂界面开裂问题的电弹性耦合解

本文研究了在反平面剪切和面内电场的共同作用下，压电材料椭圆夹杂的界面开裂问题，假定夹杂是刚性的导体，采用复变函数保角变换和级数展开方法，可确定压电材料基体的复势表达式，进而求得夹杂界面开裂的电弹性耦合的能量释放率。     

基于新型裂尖杂交元的压电材料断裂力学研究

提出了一种裂尖邻域杂交元模型,将其与标准杂交应力元结合来求解压电材料裂纹尖 端的奇性电弹场和断裂参数的数值解．裂纹尖端杂交元的建立步骤为：1) 利用高次内插有限元特征法求解特征问题,得到反映裂尖奇异性电弹场状况的特 征值和特征角分布函数;2) 利用广义Hellinger-Reissner变分泛函以及特征问题的解来建立裂尖邻域杂交元模型．该 方法求解电弹场时,摒弃了传统有限元方法中裂尖奇异性场需要借助解析解的做法,也避免 了单纯有限元方法中需要在裂尖端部进行高密度单元划分．采用PZT5板中心裂纹问题 作为考核例,数值结果显示了良好的精确性．作为进一步应用,求解了含中心界面裂纹 的PZT4-PZT5两相压电材料的应力强度因子和电位移强度因子．所有的算例都考虑 了3种裂纹面电边界条件．     

压电切口张开角和深度对其尖端力电损伤场的影响

基于三维各向异性压电损伤本构理论,导出了广义平面应力问题的损伤本构方程,并据此分析了压电薄板板边V形切口尖端附近的力电损伤,研究了切口张开角和深度对切口尖端力电损伤的影响规律.结果发现:和张开角对切口尖端损伤的影响相比,深度的影响更为明显;在张开角对切口尖端力损伤的影响规律方面,压电材料与一般弹塑性材料存在明显差异,原因在于压电切口尖端力电载荷比会随着深度的改变发生很大变化;不同深度下张开角与切口尖端力、电损伤关系曲线随着张开角的增大由发散逐渐会聚,不同张开角下深度与切口尖端力、电损伤关系曲线随着切口加深由会聚逐渐发散,并且电损伤曲线表现得更为明显.     

压电材料椭圆切口的力学分析

在线性压电本构方程框架下，用复势函数方法对椭圆切口模型进行了精确的数值计算。完整地考虑了各向异性力电耦合效应以及切口内不同电介质的介电性质。给出了切口内部不同介电性质对压电材料内部应力的影响。指出了Sosa文章里的一些计算错误。由于现在文献中很少有关于电导通边界条件下理论解的数值结果，所以本文同时提供了不同电边界条件下理论解的数值结果，所以本文同时提供了不同电边界条件下的理论解的数值结果。最后通过最小势能原理建立了8结点有限元模型，对椭圆切口问题进行了计算并与理论解进行了仔细比较。     

一类含Ⅰ—型裂纹超弹性材料的裂纹尖端场

1 引言人们对裂纹问题的研究,多数是在线弹性理论的范围内进行的.结果表明应变在裂尖处具有奇异性,这显然同线弹性小应变假设不一致.为了解决这一矛盾,研究者们曾采用过各种各样的途径.首先是计及了材料非线性造成的影响,而将无限小位移假设保留了下来,其代表者有Rice 和Rosengren 以及     

压电材料反平面切口奇性指数分析

为理解压电材料反平面切口尖端奇异状态,提出了一种切口奇性特征分析法.基于切口根部位移场幂级数渐近展开假设,从应力平衡方程和电荷守恒条件出发,导出了关于压电材料反平面切口奇性指数的特征微分方程组,并将切口的力电学边界条件以及界面协调条件表达为奇性指数和特征角函数的组合.从而,压电材料切口反平面奇性指数的计算被转化为相应边界条件下常微分方程组特征值的求解问题,采用插值矩阵法可以计算出各阶奇性指数和相应的特征角函数.该法既适合裂纹奇性分析,也可用于单、双材料切口的奇性计算,并避免了用迭代法求解超越方程的不足.因而具有适应性强的特点.计算发现,压电材料反平面切口存在两个奇性指数,切口的奇异性程度随着开角的增大而增强.     

正交异性材料V型切口反对称变形下的尖端场

基于正交各向异性材料弹性平面问题的通解,导出了正交各向异性材料奇异点附近的位移场和奇异应力场的解析表达式,由此给出了反对称变形模态下V型切口尖端附近的位移场和奇异应力场的解析解,通过算例难证,解析解与有限元解吻合得非常好.研究结果表明,正交各向异性材料V型切口尖端附近的应力奇异性不仅与切口的张角有关,还与材料的弹性常数有关.     

压电圆柱形夹杂对邻近裂纹三维应力场的影响

研究了压电复合材料薄板中压电圆柱形夹杂与邻近宏观钝裂纹间的相互作用.重点分析了外加电场、裂尖与压电圆柱形夹杂间韧带长度对裂尖三维应力场的影响.计算结果表明:在不同的外加电场作用下,压电体不仅能改变裂尖张开应力的大小,还能改变其分布.所得结果对进一步探讨线弹性介质中裂纹的启裂控制有参考价值.     

扩展裂纹尖端弹塑性场

本文通过对幂硬化材料中平面应变Ⅰ型裂纹的扩展过程进行精细的弹塑性有限元计算，给出扩展裂纹尖端附近环形区域内弹塑性场的分布。首次提出适用于扩展裂纹尖端环形区域的三项解。其中旨项为ＨＲＲ奇异解；第二项反映三轴应力的强弱；第三项与ＨＲＲ奇异性项相比还含有线性项，并指出：扩展裂纹尖端环形区域弹塑性应力应变场的分布和强弱可由Ｊ－Ｑ－ｋ＿２三参量刻划。此结论适用于不同试样几何，不同材料硬化指数以及由小范围屈服至全面屈服的不同屈服程度。     

ANALYSIS OF DAMAGE NEAR A CONDUCTING CRACK IN A PIEZOELECTRIC CERAMIC

The finite element formulation for analyzing static damage near a conducting crack in a thin piezoelectric plate is established from the virtual work principle of piezoelectricity. The damage fields under various mechanical and electrical loads are calculated carefully by using an effective iterative procedure. The numerical results show that all the damage fields around a crack tip are fan-shaped and the electric field applied has great influence on the mechanical damage,which is related to the piezoelectric properties.     

可压缩理想塑性体中逐步扩展裂纹顶端的弹塑性场

本文利用理想塑性固体平面应变问题的基本方程,分析了可压缩理想塑性体中逐步扩展裂纹顶端的弹塑性场,得到了关于应力的渐近场,分析了弹性卸载区的演变过程和修正的中心扇形区的发展过程,预示了出现二次塑性区的可能性,弹性可压缩性的影响明显表现在经典的中心扇形区必需加以修正,垂直于板面方向的应力偏量不再为零,而且随着新裂纹面的形成,裂纹前方的均匀应力场和紧连着的修正的中心扇形区的应力偏量将发生变化,这种变化是由于垂直于板面方向的应力偏量发生变化造成的。     

ELECTROELASTIC INTENSIFICATION NEAR ANTI-PLANE CRACK IN A FUNCTIONALLY GRADIENT PIEZOELECTRIC CERAMIC STRIP

Following the theory of linear piezoelectricity,we consider the electro-elastic prob-lems of a finite crack in a functionally gradient piezoelectric ceramic strip.By the use of Fouriertransforms we reduce the problem to solving two pairs of dual integral equations.The solution tothe dual integral equations is then expressed in terms of a Fredholm integral equation of the secondkind.Numerical calculations are carried out for piezoelectric ceramics.The electric field intensityfactors and the energy release rate are shown graphically,and the electroelastic interactions areillustrated.     

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对空间对接中异体同构周边式机构（ＡＰＡＳ所采用的差动式机电缓冲阻尼系统的基本构成及其在各种工作模式下的机构传动原理进行了探讨,基本上搞清楚了差动式机构的结构原理,并分析了在捕获缓冲阶段机构的作用过程,这是研究对接机构系统必须突破的一项关键技术．     

脆性损伤材料裂纹尖端的局部解

本文利用Mazars和Lemaitre提出的混凝土脆性损伤模型,求得了裂纹尖端应力、应变及损伤的局部解.对手Ⅲ型及不可压缩平面应变Ⅰ型裂纹,其尖端场的构造和理想塑性材料相类似.指出由于丧失了应力全连续条件,从而损伤边界不能由局部解定出.     

近井地带凝析油聚集机理研究综述

凝析气藏衰竭开发过程中,当压力降到露点压力以下时,凝析油会在近井地带迅速聚集,严重损害凝析气井的生产能力.从实验和理论上综述凝析油在近井地带的聚集机理,通过研究凝析气藏衰竭开发过程中出现在近井地带的凝析油气流动的不同流型和相态特征,评价近井地带可动凝析油和不可动凝析油对气体流动性的影响.准确认识凝析油气的聚集特征和聚集机理对凝析气藏的高效开发具有重要的指导意义.