压电材料平面应力状态的直线裂纹问题一般解

研究了含直线裂纹系的压电材料平面应力问题单个裂纹和双裂纹问题的封闭解答表明，在裂纹尖端，应力、电场强度和电位移有１／２阶的奇异性并与前人结果比较了产生电场奇异性的物理因素     

压电材料反平面运动裂纹的能量释放率与分叉角

用复变函数方法,研究了压电材料中反平面运动裂纹的动态断裂问题,研究表明：介质内的耦合场与裂纹运动速度有关,在裂纹尖端有奇异。应力强度因子与裂纹运动速度无关,与纯弹性结构一致,沿裂纹延长线扩展的动态能量释放率可用应力强度因子表示,而与电载荷无关,裂纹运动的高速度具有止裂作用,在一定条件下,裂纹有扩展成曲线裂纹或分叉的趋势。     

含不可渗透边裂纹压电材料反平面问题的解

研究了含边缘裂纹的矩形截面压电材料在平面内电场和反平面荷载作用下的问题。得到了满足拉普拉斯方程、裂纹面边界条件的位移函数解和电势函数解及电弹场的基本解。最后,用边界配置法计算了能量释放率。本文提出的这种半解析半数值的方法计算简便,而且具有广泛的应用性。     

压电材料平面应力状态的直线裂纹问题一般解

研究了含直线裂纹系的压电材料平面应力问题单个裂纹和双裂纹问题的封闭解答表明，在裂纹尖端，应力、电场强度和电位移有１／２阶的奇异性并与前人结果比较了产生电场奇异性的物理因素     

矩形压电体中反平面裂纹的电弹性场

基于线性压电理论,本文获得了含有中心反平面裂纹的矩形压电体中的奇异应力和电场。利用Fourier积分变换和Fourier正弦级数将电绝缘型裂纹问题化为对偶积分方程,并进一步归结为易于求解的第二类Fred-holm积分方程。获得了裂纹尖端应力、应变、电位移和电场的解析解,求得了裂纹尖端场的强度因子及能量释放率。分析了压电矩形体的几何尺寸对它们的影响。结果表明,对于电绝缘型裂纹,裂纹尖端附近的各个场变量都具有-1/2阶的奇异性,能量释放率与电荷载的方向及大小有关,并且有可能为负值。     

压电材料中的微裂纹屏蔽问题分析

分析当主裂纹与一个微裂纹在远场I型力（KI）和远场电位移（Ke)作用下的相互干涉问题,得出了在微裂纹的位置角和方向角周时独立变化时,微裂纹对主裂纹的屏蔽作用的全局使命主裂纹扩展,通过电算还发现Ortiz在各向同性材料和各向异性材料中得出的“微裂纹群对主裂纹最大屏蔽效应产生在微裂纹方向与最大主应力垂直的方向”在压电材料中不再成立,进而提出除Hutchinson指出微裂纹屏蔽效应两个来源（即：材料有效刚度的降低和残余应力的释放）外的另一个来源,微裂纹对主裂砂电场的扰动,在对主微裂纹J积分分析时发现J2积分与J1积分具有同等重要的地位。     

压电材料反平面裂纹自相似扩展分析

通过对耦合的波动方程和调和方程解耦,用自模拟方法研究了压电材料中反平面裂纹的自相似扩展问题.研究表明: 对反平面问题,介质内的耦合场与裂纹扩展速度有关,在裂纹尖端有r-1/2阶的奇异性; 动态应力强度因子与电位移载荷有关,与静态结论不同; 电位移强度因子与机械载荷无关, 与静态结果的表达形式一致.     

两种各向异性材料界面共线裂纹的反平面问题

本文研究两种各向异性材料界面共线裂纹的反平面剪切问题。利用复变函数方法，提出了一般问题公式和某些实际重要问题的封闭形式解。考察了裂纹尖端附近的应力分布并给出了应力强度因子公式。从本文解签的特殊情形，可以直接导出两种各向同性材料界面裂纹，均匀各向异性材料共线裂纹以及均匀各向同性材料共线裂纹的相应问题公式，其中包括已有的经典结果。     

两种各向异性材料界面周期裂纹的反平面问题

研究两种各向异性材料界面含周期裂纹的反平面剪切问题，运用复变函数方法，获得了封闭形式解答，并给出了应力强度因子公式。从本文解签的特殊情形，可直接导出均匀各向异性材料共线裂纹，两种各向同性材料界面裂纹的相应问题公式。     

含刚性线夹杂及裂纹的各向异性压电材料耦合场分析

采用各向异性弹性力学中Ｓｔｒｏｈ方法对含刚性线夹杂及裂纹的无限大各向异性压电材料耦合的弹性场和电场进行了分析。并得到夹杂和基体界面间耦合场的实型显函表达式及夹杂尖端的１／２阶奇异性。     

压电材料中心裂纹问题

以电位移法向分量及电势连通过裂纹面为边界条件,对均匀电材料的裂纹问题及两种不同压材料界面裂纹问题进行了系统分析,得到了含中心裂纹无限大体封闭形的全场解。证实了裂纹引起的非均匀扰动场只信赖于外加场而外加电场无关。     

ANALYSIS OF CRACK-TIP SINGULARITIES FOR AN INTERFACIAL PERMEABLE CRACK IN METAL/PIEZOELECTRIC BIMATERIALS

By modeling metal as a special piezoelectric material with extremely small piezoelec- tricity and extremely large permittivity,we have obtained the analytical solutions for an interfacial permeable crack in metal/piezoelectric bimaterials by means of the generalized Stroh formalism. The analysis shows that the stress fields near a permeable interfacial crack tip are usually with three types of singularities:r~(-1/2 iε)and r~(-1/2).Further numerical calculation on the oscillatory indexεare given for 28 types of metal/piezoelectric bimaterials combined by seven commercial piezoelectric materials: PZT-4,BaTiO_3,PZT-5H,PZT-6B,PZT-7A,P-7 and PZT-PIC 151 and four metals:copper,silver,lead and aluminum,respectively.The explicit expressions of the crack tip energy release rate(ERR)and the crack tip generalized stress intensity factors(GSIF)are obtained.It is found that both the ERR and GSIF are independent of the electric displacement loading,although they seriously depends on the mechanical loadings.     

刚度微分法计算压电材料平面断裂问题

把计算应变能释放率的刚度微分法推广到压电材料平面断裂问题．在此基础上，利用压电材料平面断裂问题的有限元数值解作为真实场，用Ｓｏｓａ的平面问题裂端渐近解作为辅助场，由推广的交互Ｍ积分法求得了应力强度因子ＫＩ，ＫＩＩ和电位移强度因子ＫＩＶ．算例表明，计算结果与理论解符合得很好     

压电材料动态裂纹问题的奇异积分方程法

利用广义Betti-Rayleigh 互易公式给出了二维压电材料非渗透裂纹问题的一般解和奇异积分方程,其中未知函数为裂纹上的位移间断和电势间断的导数. 在理论分析的基础上,使用高斯-切比雪夫求积公式及Lubich 卷积积分方法建立了问题的数值求解方法,并给出典型算例的广义动应力强度因子随时间变化的规律.     

横观各向同性压电材料中裂纹问题的边界元法

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．     

INVESTIGATION OF BEHAVIOR OF MODE-I INTERFACE CRACK IN PIEZOELECTRIC MATERIALS BY USING SCHMIDT METHOD

The behavior of a Mode-Ⅰinterface crack in piezoelectric materials was investigated under the assumptions that the effect of the crack surface overlapping very near the crack tips was negligible. By use of the Fourier transform, the problem can be solved with the help of two pairs of dual integral equations. To solve the dual integral equations, the jumps of the displacements across the crack surfaces were expanded in a series of Jacobi polynomials. It is found that the stress and the electric displacement singularities of the present interface crack solution are the same as ones of the ordinary crack in homogenous materials. The solution of the present paper can be returned to the exact solution when the upper half plane material is the same as the lower half plane material.     

THREE-DIMENSION INTERACTIONS OF CIRCULAR CRACK IN TRANSVERSELY ISOTROPIC PIEZOELECTRIC SPACE WITH RESULTANT SOURCES

Exact solutions in form of elementary functions were derived for the stress and electric displacement intensity factors of a circular crack in a transversely isotropic piezoelectric space interacting with various stress and charge sources: force dipoles, electric dipoles, moments, force dilatation and rotation. The circular crack includes penny-shaped crack and external circular crack and the locations and orientations of these resultant sources with respect to the crack are arbitrary. Such stress and charge sources may model defects like vacancies, foreign particles, and dislocations. Numerical results are presented at last.     

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。