一维六方压电准晶狭长体中动态与静态裂纹问题分析

运用复变函数法,通过保角变换公式,研究了一维六方压电准晶狭长体中快速传播与静态的Griffith裂纹问题。给出了电非渗透型与电渗透型两种情况下动态的应力与电位移强度因子的解析解。当运动速度趋于零时,解析解将退化成为静止状态下的解。通过算例,分析了静止状态下裂纹长度、狭长体高度对应力强度因子的影响规律。结果表明:当狭长体高度不变时,各应力强度因子随裂纹长度的变大而递增,而后趋于某个稳定值;当裂纹长度固定时,各应力强度因子随狭长体高度的增大而增大,最后趋于某一常数;当狭长体高度趋于无穷大时,所得应力强度因子的解析解可退化为无穷大平面内Griffith裂纹解。     

旋转压电体的广义压电热弹耦合问题的有限元法

基于具有2个热松弛时间的Green和Lindsay(G-L)广义热弹性理论,研究了无限大旋转厚压电板在上下表面受到条带状热冲击时的广义压电热弹性问题.为避免采用积分变换法求解带来精度降低问题,采用有限元法在时间域内对控制方程直接进行求解,得到了压电板在热冲击作用下的无量纲温度、无量纲位移、无量纲应力及无量纲电势等的变化...     

无限大扇形裂纹的Ⅱ型和Ⅲ型奇性应力场

继续文献[1]的研究,讨论无限大扇形裂纹问题,作出了Ⅱ型和Ⅲ型奇性应力场.结果指出,与Ⅰ型奇性应力场的奇性性质一样,在裂纹的直边边界处应力场仍然具有1/2阶奇异性,而在角点处应力场的奇异性随角点夹角的大小不同有显著差异.当角点外凸时应力场的奇异性减弱,当角点内凹时应力场的奇异性增强.     

圆孔无限大板边界受力弯曲的挠度解析公式

应用弹性力学的复变函数理论，首先导出了圆孔无限大板弯曲挠度的复Fourier级数表达式，再把孔的边界条件进行复Fourier级数展开，用待定系数法确定级数的未知系数，利用复Fourier级数的卷积及广义函数论，推导出圆孔无限大板在边界弯曲时对应于常见3种孔边界条件的挠度解析公式．对孔边固支、简支、自由的圆孔无限大板的弯曲问题可直接套用求解。     

圆筒型植物细胞质膜的分布电荷所引起的电场和对细胞内压力的影响

根据细胞双电层模型和电学原理,推出了圆筒型植物细胞膜上电荷产生的细胞内压力的计算公式.利用该公式分析了植物细胞膜上电荷产生的电场力对细胞内压力的影响.得出了细胞的实际内压力和植物体的实际刚度比只考虑机械压力的理论结果要大,细胞的实际破裂情况比只考虑机械压力时的理论分析结果要容易些三点结论.     

弹性及粘弹性体双梁模型裂纹的复合型问题

本文论及类梁弹性或粘弹性裂纹体的复合型问题。文中指出:由于物体几何的非对称性,一个非对称双梁模型裂纹,尽管在对称载荷的作用下,也将非对称地扩展。我们采用了部分弹性基础双梁模型来确定这种情况下的应力强度因子K_Ⅰ和K_Ⅱ。对于蠕变过程中Poisson比v保持常数的标准线性裂纹体,其断裂角度与线弹性裂纹体的断裂角度相同。当(K_Ⅱ)/(K_Ⅰ)巳知时,它们可以从前文的结果中确定出来     

三种裂纹形式对陶瓷材料维氏硬度测试结果的影响

基于有限元数值分析方法,对陶瓷材料维氏硬度测试过程中普遍存在的三种裂纹开裂形式对维氏硬度值的影响进行了理论研究。排除尺寸效应对维氏硬度测试结果的影响,对不同载荷下、不同裂纹开裂形式的Si3N4、Zr O2、Al2O3、ZTA、Si C等陶瓷材料的维氏硬度测试结果进行了比较,结果表明:横向裂纹对维氏硬度的测试结果影响较大,径向裂纹和半硬币状裂纹对材料维氏硬度的影响可以忽略。因此,在只有径向裂纹和半硬币状裂纹存在的情况下,维氏硬度测试结果准确可靠。     

考虑裂尖损伤的粘弹性裂纹扩展规律

本文根据作者1在对聚合物断裂破坏过程的实验观测基础上，应用连续损伤力学的基本观点和方法所建立的裂纹尖端破坏模型，研究了考虑裂尖损伤的粘弹性裂纹扩展规律，讨论了以损伤演化和裂纹扩展行为构成的聚合物材料破坏的全过程，并在理论分析的基础上，具体计算了某种聚合物在恒定载荷作用下的裂纹扩展行为，预期的理论结果与实验值吻合的较好．     

关于电象法的两个问题

<正> 一、无限大角形导体平面电象 在应用电象法求解电势的问题中,有一类问题是求点电荷处在无限大角形导体平面内的电势问题,如图1,OC和OA是两个相交的无限大导体平面,围成角度为θ的无限大角形区域。在该区域中有一个点电荷P,求空间电势分布。     

BZT复合对BNT-BT陶瓷铁电性能和退极化温度的影响

钛酸铋钠（BNT）体系作为一种潜在的无铅压电陶瓷材料受到广泛关注,但钛酸铋钠的退极化温度过低限制了其发展前景。笔者通过在钛酸铋钠-钛酸钡（BNT-BT）中引入锆钛酸钡（BZT）的方法,利用锆钛酸钡的高极化强度的特点,提高了钛酸铋钠-钛酸钡的退极化温度。研究发现,随着BZT质量分数的增加,BNT-BT经历了铁电-弛豫铁电-铁电-弛豫铁电的转变,当BZT质量分数为15%时,由于BZT的高极化特性,BZT电畴的定向诱导或阻碍了BNT-BT电畴的翻转,重新建立起已被破坏的压电陶瓷的长程有序性,表现出明显的铁电相,压电常数也在退极化温度为100℃时达到了110 pC/N,且退极化温度由80℃提高到100℃。     

裂纹的延迟失稳

本文提出了粘弹性裂纹体的延迟失稳理论。给出了裂纹体临界平衡的条件以及该平衡失去稳定的条件。推荐了描述工程粘弹性材料的若干流变模型。提出了确定裂纹延迟失稳临界载荷或临界裂纹尺寸或临界时间的一种有效方法。文中还给出了本理论与实验结果的比较。     

关于J积分的讨论

本文从能量守恒原理出发,讨论了J积分公式与能量守恒原理的关系,论述了我们对J积分公式物理意义的理解,认为J积分公式在稳态条件下可以用于裂纹扩展研究。且其与积分路径的无关性可直接由能量守恒原理给出。     

线粘弹性体裂纹前缘的应力、位移场

采用前文建议的粘弹性对应性原理的方法,我们将Eftis等得到的线弹性裂纹体在双轴载荷作用下的裂纹前缘的应力、位移场的解推广到诸如Maxwell固体,标准线性固体和Burgers固体等这类线粘弹性裂纹体。得到如下一些重要结论: 1.在所考虑的情况下,当外加应力是常数时,线粘弹性裂纹体的应力强度因子与相应的线弹性裂纹体的应力强度因子相同。但是,若相应的线弹性裂纹体的应力强度因子表达式中包含弹性常数,那么线粘弹体的应力强度因子将变成时间相关的。2.对于线粘弹性裂纹体,当外应力是常数时,各位移分量均是时间相依的,且是材料流变常数的函数。对于Maxwell及Burgers固体,由于粘性流的存在,常载荷下位移分量均随时间而增长。对于标准线性固体,由于弹性滞后效应,虽然位移分量也随时间而增长,但它将趋于某一极限值。3.与线弹性裂体相反,对于线粘弹性裂纹体K-G关系再不是与时间无关的固定关系了。4.线粘弹性体情况下,K-判据不再与G-判据等价。由于K-判据不能反映这类固体的时间相依特征,对于粘弹性体G-判据是较为适合的。     

任意法向分布载荷作用下的椭圆盘状裂纹问题的应力强度因子

本文将位移势函数以拉梅函数展开,作出了任意法向分布载荷作用下的椭圆盘状裂纹问题的应力强度因子.     

改性聚丙烯材料裂纹扩展速度的研究

对改性聚丙烯材料的双悬臂梁试样进行了非线性粘弹性的裂纹扩展实验。得到了裂纹扩展全过程的裂纹长度与时间关系的数据，将弹性回复对应原理应用到了非线性粘弹性裂纹扩展分析中，得到了改性聚丙烯材料裂纹扩展速度的理论预测公式，比较发现，理论预测结果和实验数据吻合较好。     

动载荷作用下功能梯度板中SIF的数值计算

探讨了功能梯度板中的裂纹问题.在动载荷作用下,使用Newmark方法离散时间,由于材料非均匀,因此将材料的质量密度假设为一个函数,弹性摸量假设为较Erdogan模型更广泛的一般函数.作为一个例子,求解了两种不同材料组合成的一个单裂纹问题,计算了裂纹尖端的I型应力强度因子,指出:材料质量密度变化的影响不能忽略,也不能简单地取成某些常数.文中比较了使用Erdogan函数与一般函数的计算结果.     

HDD驱动臂结构拓扑与压电主动控制融合设计理论研究(国家自然科学基金资助项目)

河海大学电工程学院朱灯林副教授负责主持的科研项目“HDD驱动臂结构拓扑与压电主动控制融合设计理论研究”，于2005年9月22日经国家自然科学基金委员会批准立项（批准号：50575067）．该项目是我校机械工程学科2005年首次获得的国家自然科学基金资助项目．     

纳米压痕法表征BNT薄膜的压电性能

利用有限元方法模拟了BNT薄膜/基底体系的纳米压痕过程,分析讨论了BNT薄膜的压电参数对加载的最大压痕载荷、加载曲线指数的影响,用量纲分析结合有限元方法建立了压痕的加载参数和BNT薄膜的压电参数的无量纲关系.     

各种线粘弹体的能量断裂判据

在本文,我们应用粘弹对应性原理探讨了各种线粘性固体的能量断裂判据。这项原理由于在对时间的Laplace变换后的基本粘弹性方程与相应的未经变换的弹性方程间存在相似性而成立,所以我们可利用这一对应性直接写出相关的粘弹性表示式的Laplace变换。于是,反演这些变换了的方程,我们最终分别得到表述Maxwell固体、标准线性固体和Burgers固体的能量断裂判据公式。本文的分析探讨了能量平衡断裂判据对线粘弹体的应用。它表明: (α) 粘弹性裂纹的能量释放率可分成两部分,一部分反映了延迟弹性效应,另一部分反映了粘性流效应; (b) 和Maxwell固体一样,Burgers固体也存在临界状态。由于粘性流的缘故,这一临界状态迟早要到来; (c) 裂纹体一旦到达临界状态,裂纹就将以高速扩展; (d) 与Maxwell物体和Burgers物体相反,标准线性裂纹体存在这样的一个载荷值,低于它时,永不会产生临界状态;高于它时,迟早会陷于临界状态。     

管状弹簧介电薄膜作动器粘弹性变形研究

为了研究粘弹性对介电薄膜作动器力电性能的影响,建立了由介电薄膜、轻质弹簧和2个刚性圆盘组成的管状介电薄膜作动器的力学模型。在施加力电载荷后,作动器发生非均匀大变形。采用非平衡热力学推导得到了描述该模型大变形的控制方程,并利用弹簧-阻尼流变模型给出了动力学方程。采用打靶法和改进欧拉法对控制方程及动力学方程进行了数值求解。计算中分别考虑了不同的力电载荷对管状介电薄膜作动器粘弹性行为的影响效应。结果表明,管状介电薄膜作动器的力电性能与时间相关,不同的力电载荷对其力电性能有显著影响。当对介电薄膜施加小的轴力或者电压时,薄膜在经历一段松弛时间后达到新的平衡状态,但如果施加的轴力或者电压超过其阈值,介电薄膜将不会达到平衡,最终介电薄膜将处于失稳状态。所得结果可为理解此类管状介电薄膜作动器的粘弹性行为及其优化设计提供理论指导。