压电材料平面裂纹问题的强度因子和能量释放率

在压电材料平面问题复变函数形式的通解的基础上，推导了裂纹问题的应力强度因子和电位移强度因子（统称为强度因子）的一般表达式。提出了用裂纹面上的位移和电势来推算强度因子的方法，并用有限元实施计算。以无限大压电介质中的Ⅰ型（即张开型）裂纹问题为例，将有限元计算结果与解析解做了比较。进一步又计算了含有边界裂纹的紧凑拉伸试件以及三点弯曲试件的强度因子、能量释放率和断裂荷载，与已有的试验结果作了比较，并对以机械能释放率为判据的断裂准则进行了讨论。     

压电材料中的反平面抛物线型裂纹问题

运用复变函数方法针对电可渗透性边界条件下受远场均布剪切应力和平面内电场作用下的无限大压电体中含有抛线型裂纹的相关断裂特性问题进行研究．首先,就求解压电材料中孔洞缺陷问题时采用的特殊形式的级数的有效性进行了证明,对于单个孔洞的特殊情况给出了其场解的表达式．然后,将抛物线型裂纹保形映照到单位圆,运用前述推导的形式解进行了求解,并给出了裂纹尖端处力学及其电场的强度因子．     

渗透型圆弧界面裂纹的压电材料反平面问题

用复变函数解析延展原理，研究了集中载荷作用下的不同压电材料反平面应变状态的共圆弧电渗透型界面裂纹的耦合场；对单个圆弧裂纹，给出了封闭形式的复函数解和场强度因子．结呆表明，在裂尖处耦会场有（1／2）阶的奇异性．     

压电功能梯度材料层反平面裂纹瞬态问题的研究

研究了压电功能梯度材料层中平行于边界的动态反平面裂纹问题．数值方法为采用积分变换和位错函数法将问题简化为Cauchy奇异积分方程，最后给出数值结果，讨论了载荷耦合参数、材料分布形式和裂纹位置等因素对断裂行为的影响．结果发现，载荷耦合参数对规一化应力强度因子的影响比对规一化电位移强度因子的影响大，而电载荷的加载方向将决定动态应力强度因子在不同阶段的行为．此外，电载荷的存在总是促进裂纹扩展，但裂纹在负的电载荷作用下比在正的电载荷作用下更易扩展．     

含界面中心裂纹的压电材料反平面问题

研究了含界面中心裂纹的不同压电材料在反平面剪切栽荷和平面内电场作用下的反平面问题．得到了用级数表示的满足控制拉普拉斯方程和可导通边界条件的基本解及应力强度因子．最后用边界配置法求解了应力强度因子与截面几何尺寸之间的关系．结果表明，边界配置法计算简便，具有广泛的应用性．     

共线双裂纹压电材料无限长条的反平面问题

研究了无限长压电材料条中共线并与材料界面平行的双裂纹受反平面剪切冲击作用的问题．假设裂纹面上的边界条件为电渗透型的,采用积分变换和对偶积分方程方法,获得了裂纹尖端应力场．数值结果显示应力强度因子与裂纹的几何尺寸、压电材料长条宽度及材料性质有关．     

一维六方准晶中纳米尺度正三角形孔边裂纹的反平面问题

基于Gurtin–Murdoch界面/表面理论和复变函数方法,结合保角映射技术研究了一维六方准晶含纳米尺度的正三角形孔边三裂纹反平面剪切问题,分别得到了声子场和相位子场的应力、应力强度因子封闭表达式,同时还获得了能量释放率的解析解。数值算例分析了无量纲化应力强度因子、无量纲化能量释放率在无穷远处声子场和相位子场应力作用下的变换规律。数值结果表明：无量纲化声子场应力强度因子随着无穷远处声子场应力的增大而逐渐增大并缓慢趋于稳定值,随无穷远处相位子场应力的增大而减小;无量纲化相位子场应力强度因子随着无穷远处声子场应力的增大而缓慢增加,随无穷远处相位子场应力值的增大而缓慢减小且最终趋于稳定;当裂纹长度和三角形孔边长之比给定时,随着无穷远处应力的增大,无量纲化能量释放率也随之增大;表面效应作用下,声子场和相位子场之间存在耦合效应;无量纲化的应力强度因子和能量释放率均存在着显著的尺寸依赖性;缺陷尺寸的不断增大会减小表面效应对周围应力场的影响。     

一维六方压电准晶双材料界面共线裂纹的反平面断裂问题

目的 研究一维六方压电准晶双材料界面共线裂纹的反平面断裂问题。方法 利用复变函数理论中的解析延拓、奇性主部分析和推广的Liouville定理，在电渗透边界条件下研究。结果 给出了1条界面裂纹受4种不同外载荷作用及2条等长界面裂纹受无穷远均匀载荷作用等几个典型问题的解析解。同时导出了相应问题场强度因子(声子场、相位子场应力强度因子和电位移强度因子)的解析表达式。结论 理论结果表明：当趋于裂纹尖端路径选在双材料界面上时，场强度因子大小与材料弹性常数无关，仅与裂纹尺寸及裂纹所受外载荷大小有关且成正比，即随着裂纹尺寸和外载荷的增大，场强度因子随之增大。     

具任意裂纹的复合材料弹性平面周期焊接问题

应用平面弹性复变方法，研究了具任意裂纹的复合材料弹性平面周期焊接问题，通过周期Sherman变换,将其转化为带Hilbert核的奇异积分方程，并给出了解的存在惟一性定理．     

Investigation of Anti-Plane Shear Behavior of a Piezoelectric Material Containing an Impermeable Edge Crack

The problem involving an edge-crack in a rectangular material under the anti-plane mechanical loading and in-plane electric loading is analyzed under the impermeable conditions. By using the series expansion, the general solutions of electromechanical fields are obtained, which satisfied both governing equations and crack sufrace boundary conditions, and the unknown constants in which can be obtained by the boundary collocation method. Numerical results are given to show the effect of electromechanical interaction on energy release rate.     

一维六方准晶中带裂纹的椭圆孔口问题的解析解

利用复变函数方法,通过构造保角映射,研究了一维六方准晶中带裂纹的椭圆孔口的反平面剪切问题.给出了Ⅲ型裂纹问题的应力强度因子,在极限情形下,不仅可以还原为已有的结果,而且求得了一维六方准晶中带裂纹的圆形孔口问题以及两垂直裂纹问题在裂纹尖端的应力强度因子.     

1维6方压电准晶带4条裂纹的圆形孔口问题的解析解

利用复变函数方法与保角变换技巧,探讨了1维6方压电准晶中带有4条裂纹的圆形孔口的反平面III型裂纹问题,得出了应力强度因子和电位移强度因子的解析解.由该解析解得出极限情形下的对称4裂纹圆形孔口、3条裂纹的圆形孔口、共线双裂纹圆形孔口、单裂纹圆形孔口、十字裂纹、T形裂纹对应的III型裂纹应力强度因子和电位移强度因子的解析表达式.     

无限大薄板椭圆孔口裂纹前缘应力研究

带裂纹含孔口构件的研究一直是断裂力学与岩石力学等学科的重要课题.基于复变函数方法,利用保角变换将无限大多连域映射为单位圆,将问题的边界条件使用柯西积分简化.由于孔口是薄板应力变化剧烈的区域,在考虑孔口应力时,应用椭圆孔口分析结果探讨裂纹应力分布.以裂纹尖端点为新的极坐标原点建立坐标系,对裂纹前缘应力场计算公式进行了推导,得到了计算裂纹前缘应力场的二级渐进公式.研究中发现,原有一级渐进公式与精确解的相对误差较大,而本文推导出的二级渐进公式与精确解的相对误差较小.     

压电复合材料中垂直于极化方向具有不对称共线裂纹的圆形孔口问题

利用复变函数方法,通过构造广义保角映射,研究了压电复合材料中垂直于极化方向具有不对称共线裂纹的圆形孔口问题,给出了电不可渗透边界条件下裂纹尖端的场强度因子和机械应变能释放率的解析解.在极限情形下,该解析解可给出具有对称共线裂纹的圆形孔口,带单裂纹的圆形孔口和Griffith裂纹等构型的相应结果.基于该解析解,通过数值算例讨论了具有不对称共线裂纹圆形孔口的裂纹长度以及半径对机械应变能释放事的影响规律,得到一些重要结论.     

一维六方准晶材料中双周期裂纹反平面问题

研究无限大一维六方准晶材料中含双周期分布裂纹的反平面问题,其基本胞元含有3条裂纹,且3条裂纹的中心恰好位于等腰三角形顶点.充分考虑问题的双周期对称性,通过运用椭圆函数理论、保角变换理论、施瓦兹公式获得了准晶声子场和相位子场的封闭解以及裂纹尖端处的应力强度因子表达式.     

一类含界面裂缝焊接问题的复变方法

利用复变方法，讨论了一类含界面裂缝的焊接问题．借助解析函数边值问题和奇异积分方程的基本理论，得到了弹性材料体内应力分布的封闭形式解，并导出了裂缝尖端应力强度因子的解析表达式．     

具有不对称共线裂纹的圆形孔口问题的应力分析

利用复变函数方法,通过构造保角映射．研究了具有不对称共线裂纹的圆形孔口的平面弹性问题,求得在裂纹尖端的应力强度因子．在极限情形下,不仅可以还原为已有的结果．而且给出带双对称裂纹的圆形孔口在裂纹尖端的应力强度因子．