含界面附近多种缺陷压电介质动力反平面行为.pdf

含界面附近多种缺陷压电介质动力反平面行为工学博士学位论文博士研究生:李冬指导教师:宋天舒教授学科、专业:固体力学学位级别:工学博士所在单位:航天与建筑工程学院论文提交日期:月论文答辩日期:年学位授予单位:哈尔滨工程大学分类号:密级:编号:
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海麒导师┳:苷天胗专作者┳:苍髯’:哈尔滨工程大学学位论文原创性声明学位论文授权使用声明加年律橙日期:月砂侣本论文荆谑谟柩缓蠹纯煽谠谑谟柩鲈潞罂诮饷芎由哈尔滨本人郑重声明:本论文的所有工作,是在导师的指导下,由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出,并与参考文献相对应。除文中已注明引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。本人完全了解学校保护知识产权的有关规定,即研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于哈尔滨工程大学。哈尔滨工程大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件。本人允许哈尔滨工程大学将论文的部分或全部内容编入有关数据库进行检索,可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文,可以公布论文的全部内容。同时本人保证毕业后结合学位论文研究课题再撰写的论文一律注明作者第一署名单位为哈尔滨工程大学。涉密学位论文待解密后适用本声明。工程大学送交有关部门进行保存、汇编等。作者┳:日期:土月
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摘要压电材料作为一种新型的智能材料,已经被广泛应用到国防建设、工业生产以及和人民生活密切相关的许多领域中,其力电耦合特性得到了广大学者的普遍重视,而含各类缺陷压电材料的断裂力学分析更是人们关注的焦点。本文在线性压电理论的框架下,对压电介质、双相压电介质以及直角域压电介质中含圆孔、裂纹、夹杂或复合缺陷的反平面动力学问题进行了研究,得到了一些有价值的结论。论文的主要工作可总结为以下三部分:第一部分求解了压电介质和双相压电介质中圆孔边径向裂纹的反平面动态问题。首先给出满足本问题边界条件的玫讲缓盐魄榭鱿陆橹手械淖芪灰瞥和总电位势场,然后利用契合思想和裂纹切割技术将问题转化为求解一组第一类定解积分方程,采用直接数值积分方法求解,最后作为算例,给出了裂纹长度、圆孔半径、入射波频率以及材料参数等因素对裂纹尖端动应力强度因子的影响规律。结果表明,孔边裂纹尖端的动应力强度因子在动态情况下并不总是小于将圆孔看作裂纹的一部分而得到的直线型裂纹尖端的动应力强度因子,而是围绕其动应力强度因子曲线呈现一定的波动性。第二部分研究了双相压电介质中界面附近单圆孔和双圆孔以及圆孔与界面裂纹相互作用的动态反平面问题。利用满足问题边界条件的萜鹾纤枷氲玫求解界面上附加外力系和外电场的两组第一类积分方程,采用直接数值积分法进行求解,得到附加外力系和外电场在各离散点上的值,从而写出圆孔周边动应力集中和电场强度集中的表达式。对于界面裂纹问题,同样采用契合思想和裂纹切割技术将问题简化为求解一组第一类积分方程,并通过代换使其直接包含裂纹尖端的动态应力强度因子。作为算例,给出了圆孔半径、圆孔与界面之间的距离、入射波频率、材料参数以及裂纹长度对圆孔处的力电场集中和裂纹尖端动应力强度因子的影响规律。第三部分分析了直角域各向同性压电介质中含有单一圆柱形缺陷的动力反平面问题。利用镜像法构造出满足控制方程以及两自由表面处边界条件的力电波场,然后采用复变函数法、多极坐标移动技术以及叠加原理构造出满足各边界条件的散射力电波场,最后写出缺陷内部的力电波场并根据缺陷处的边界条件对表达式中的各未知系数进行求解,从而得到缺陷附近应力集中和电场强度集中的解析表达式。给出了缺陷半径、缺陷与两自由表面之间的距离、材料参数以及入射波频率对缺陷附近力电场分布的影响规律。本文关于含缺陷压电材料的反平面动力学问题的研究,希望能够对工程设计、生含界面附近多种缺陷压电介质动力反平面行为
!瘢瑊】、产和安全使用提供一定的参考。关键词:压电材料;动力反平面行为;孔边裂纹;界面附近圆柱形缺陷;动应力强度因子;电场强度集中系数哈尔滨程大学博十学位论文
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