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。     

计算功能梯度压电材料能量释放率的修正J积分法

功能梯度压电材料的非均匀材料特性将导致标准J积分失去与路径无关的特性．为此,提出了修正J积分来计算裂纹尖端的能量释放率,该修正J积分在功能梯度压电材料中具有与积分路径无关的性质．以功能梯度压电板的平面问题为例,给出了一些数值算例以说明修正J积分在计算功能梯度压电材料能量释放率方面的优越性．     

压电材料平面问题应力强度因子的边界元计算

从压电介质的基本方程出发,利用功的互等原理,推导了边界积分方程．利用边界元分区算法研究了压电材料无限大平面含中心裂纹的断裂计算,在裂纹尖端采用１／４面力奇异单元,分别计算了应力强度因子ＫⅠ、ＫⅡ和电强度因子Ｋｅ,并讨论了电强度因子Ｋｅ随电载荷的变化规律．计算结果和理论解相吻合．     

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．     

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．     

用J_I 积分计算重力坝裂缝的应力强度因子K_I

J_I 积分作为裂缝前缘奇异应力场的参数量,是有实际应用价值的。本文应用常应变三角形单元的有限元结果,用三种方法对三点弯曲试件和重力坝坝底裂缝沿不同回路进行了 J_I 计算。结果表明,在单元网格不要求很细的情况下,基本能实现 J_I 的守恒性;积分路经以过单元形心的回路为好;由 J_I 计算得的应力强度因子 K_I 约在12%的误差范围,满足了工程的要求。     

压电材料平面裂纹启裂的能量释放率及电效应

针对压电材料的电弹性断裂问题,考虑到电量对断裂的影响,用裂纹尖端场和裂纹围道积分计算了裂纹沿任意方向启裂的能量释放率.以最大能量释放率为启裂准则,结合PZT-5H压电陶瓷材料,分析了电位移载荷对裂纹启裂的作用效果.研究表明,电位移载荷能促进或抑制裂纹的启裂,并使裂纹产生偏折或分叉,其作用效果与施加的电位移载荷的大小和方向有关.     

压电材料平面裂纹启裂的能量释放率及电效应

针对压电材料的电弹性断裂问题，考虑到电量对断裂的影响，用裂纹尖端场和裂纹围道积分计算了裂纹沿任意方向启裂的能量释放率。以最大能量释放率为启裂准则，结合PZT-5H压电陶瓷材料。分析了电位移载荷对裂纹启裂的作用效果。研究表明，电位移载荷能促进或抑制裂纹的启裂，并使裂纹产生偏折或分叉，其作用效果与施加的电位移载荷的大小和方向有关。     

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．     

压电板条中的平面裂纹问题

基于线性压电理论，采用电绝缘边界条件，对压电板条中的张开型(Ⅰ型)裂纹问题进行了求解．利用Fourier变换将裂纹面的混合边值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Fredholm积分方程组．求得了裂纹尖端场的强度因子，分析了材料常数和几何尺寸对应力强度因子的影响．结果表明，可以通过适当调整材料和几何参数来减小应力强度因子的幅值。     

复合型裂纹应力强度因子的有限元计算

介绍一种计算三维复合型裂纹应力强度因子的外推法,由于裂纹尖端的奇异性,该法采用退化的1/4节点奇异单元,通过近裂尖的几个节点进行应力强度因子的求解,然后根据这些应力强度因子拟合成直线,求得裂纹尖端的应力强度因子。     

光弹贴片法对复合材料混合型应力强度因子的测定

本文介绍用光弹性贴片法测试正交各向异性单向板混合型应力强度因子K_Ⅰ、K_Ⅱ值.光弹薄片可直接粘贴于工程构件,试验表明:此法可作为对复合材料进行光弹性断裂分析的工程应用近似方法.     

金属梯度材料应力强度因子研究

在金属梯度材料的制备与使用过程中,难免在内部会产生大量的微裂纹.这些微裂纹会逐步扩展演变成更大的裂纹,从而严重影响到整个构件的性能.因此研究金属梯度材料的断裂问题对材料的安全使用,优化设计和结构分析有着重大的实际意义.采用了有限元模拟结合交互式积分的方法分别计算得到了含有边缘裂纹及按任意角度变化的中心裂纹的金属梯度板的应力强度因子,并讨论了参数对其应力强度因子的影响规律,展望了其未来的发展.     

功能梯度/压电材料中裂纹对SH波的散射问题

讨论了具有裂纹的无限长功能梯度/压电材料层合的SH波散射问题。在电渗透型边界条件情况下,将考虑的问题通过Fourier积分变换把混合边值问题的求解转化为对偶积分方程,利用Copson方法将得到的对偶积分方程转化为Fredholm积分方程再进行数值求解,得到了裂纹尖端的应力强度因子、电位移强度因子。最后讨论了材料梯度参数、入射角等因素对标准动应力强度因子的影响。     

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．