功能梯度压电材料中裂纹尖端热应力分析

分析了功能梯度压电材料中裂纹尖端的热应力．针对考虑的问题,通过Fourier积分变换把混合边值问题的求解转化为裂纹面上位移间断为未知量的对偶积分方程,然后利用Sehmidt方法来求解,最后通过数值算例讨论了温度及材料系数对应力强度因子、电位移强度因子的影响．     

带三条不对称裂纹的圆形孔口问题的应力分析

利用复变函数方法,通过构造新的保角映射,研究了具有三条不对称裂纹的圆形孔口的平面弹性问题,得到了复应力函数φ(ζ)和ψ(ζ)的精确表达式,并求得裂纹尖端应力强度因子的解析解.在极限情形下,不仅可以还原为已有的情形,还可以给出L形裂纹的应力强度因子.     

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。     

拼接梯度压电材料中多裂纹的响应问题

研究了拼接梯度压电材料中多裂纹的响应问题,考虑关于y轴对称的材料结构,多个裂纹分布在x轴上.运用傅里叶变换技术并结合边界条件将混合边值问题转化为第一类奇异积分方程.引入位错函数,并且通过高斯-切比雪夫方法对积分方程进行求解,得出切应力和电位移的解析表达式以及裂纹端的强度因子表达式.最后借助MATLAB进行数值算例分析,给出裂纹端强度因子受裂纹间距、裂纹几何尺寸、梯度参数以及材料带宽比的影响情况.     

含刚性导电椭圆夹杂的压电材料反平面裂纹问题的研究

用复变函数及其保角映射、解析延展方法，建立了含刚性导电椭圆夹杂的压电材料反平面界面裂纹问题的解析方程，通过求解Hilbert方程得到了问题的封闭解和耦合场的强度因子。结果表明，耦合场在裂纹尖端有1／2阶的奇异性，应力和电位移强度因子均与材料常数无关。同时给出了椭圆形刚性导电夹杂的特殊情况－－圆形夹杂和线夹杂界面裂纹问题的应力和电位移强度因子计算式。     

集中载荷作用下的压电材料反平面界面渗透裂纹

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电渗透型界面裂纹的耦合场;对单个裂纹,给出了封闭形式的复函数解和场强度因子。结果表明,在裂尖处耦合场有（１／２）阶的奇异性。     

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．     

压电弹性体中沿抛物线分布的曲边裂纹问题

以各向异性Ｓｔｒｏｈ公式为基础,通过引入电学量与力学量的耦合效应,将各向异性压电介质平面变形问题的一般解表示出来。然后结合映射变换技术推出该问题Ｓｔｒｏｈ解的特殊表达式,并进而分析沿抛物线边界面在ｎ条曲边裂纹时介质内的物理场,求解裂纹尖端的广义强度因子和广义裂面张开拉称等断裂参数。     

两相材料倾斜裂纹应力强度因子的相互影响

采用Muskhelishvili复变函数方法，研究两相材料中两根倾斜裂纹应力强度因子的相互影响，将问题归结为求解一组Cauchy型奇异积分方程，以倾斜裂纹端点的应力强度因子作了数值求解，结果表明，两相材料的材料常数、裂纹的几何构形对应力强度因子均有较大影响。     

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．     

含刚性导电椭圆夹杂的压电材料反平面裂纹问题的研究

用复变函数及其保角映射、解析延展方法 ,建立了含刚性导电椭圆夹杂的压电材料反平面界面裂纹问题的解析方程 ,通过求解Hilbert方程得到了问题的封闭解和耦合场的强度因子。结果表明 ,耦合场在裂纹尖端有 1 / 2阶的奇异性 ,应力和电位移强度因子均与材料常数无关。同时给出了椭圆形刚性导电夹杂的特殊情况圆形夹杂和线夹杂界面裂纹问题的应力和电位移强度因子计算式     

含裂纹的功能梯度压电带反平面动态冲击问题研究

研究功能梯度压电带的反平面动态裂纹问题.假设功能梯度压电材料的材料性质沿其厚度方向按指数函数变化,考虑在非渗透型边界条件下,运用Laplace和Fourier变换,将混合边值问题转化为Laplace变换频域里的奇异积分方程,然后利用Laplace逆变换的数值方法求出动态应力强度因子和电位移强度因子.讨论载荷耦合参数、材料分布形式和裂纹位置等因素对断裂行为的影响.数值计算结果对压电材料的设计及应用有参考价值.     

Problems of antiplane strain of electrically permeable cracks between bonded dissimilar piezoelectric materials

The electrically pcrmeable slit crack within a piezoelectric body is treated as a bonded interface in electrostatics. The electric boundary conditions along the interface should be the continuity of the tangent component of the electric field strength and the normal component of thc electric displacement. Using such boundary conditions, the problems of antiplane strain of collinear cracks between bonded dissimilar piezoelectric materiala are exactly analyzed. Solutions of the complex potentials in a closed form are given for a single and two interface cracks. It is shown from the solutions that the stress, strain, electric field strength and electric displacement have (1/2) type of singularity at the crack tip, and the energy release rate for crack propagation depends only on both stress intensity factor and strain intensity factor.     

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．     

含界面裂纹复合材料的断裂分析

弹性复合材料界面裂纹尖端场是具有振荡奇异性的偶合场，复应力强度因子是这类场的重要指标。本文利用Ｊ积分和相互作用积分求解复强度因子的方法，给出了有限元法数值结果的算例，并对所建立的力学模型进行了计算与分析讨论。     

无限大功能梯度压电材料中反平面 Yoffe型运动裂纹

假设裂纹面上的边界条件为电渗透型的,从而导出了材料系数在横观各向同性平面内梯度分布的压电体的状态方程;利用Fourier变换给出了无限大压电体中位移、应力、电势、电位移的解析表达式;并求得了裂纹尖端动应力强度因子、电位移强度因子及电场强度因子,分析了不同的非均匀材料系数、几何尺寸及裂纹运动速度对它们的影响.     

功能梯度压电板条中的电渗透型运动裂纹

基于三维弹性理论和压电理论 ,研究了功能梯度压电板条中的电渗透型运动裂纹问题 .利用Fourier积分变换方法 ,将混合边值问题化为对偶积分方程 ,并进一步归结为易于数值求解的第二类Fredholm积分方程 .通过渐近分析 ,获得裂纹尖端应力、应变、电位移和电场的解析解 ,给出裂纹尖端场各个变量的角分布函数 ,并求得裂纹尖端场的强度因子 .结果表明 ,对于电渗透型裂纹 ,功能梯度压电板条中运动裂纹尖端附近的各个场变量都具有 - 1/ 2阶的奇异性 ,而且与固定于裂纹尖端的运动坐标有关 ;当裂纹运动速度增大时 ,裂纹扩展的方向会偏离裂纹面 .     

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。     

半无限大功能梯度压电材料中反平面Yoffe型运动裂纹

基于三维弹性理论和压电理论导出了材料系数在横观各向同性平面内梯度分布的压电体状态方程,进而对材料系数按指数函数规律分布的半无限大压电体中的反平面Yoffe型运动裂纹问题进行了求解.利用Fourier变换给出了半无限大压电体中位移、应力、电势、电位移的解析表达式,并求得了裂纹尖端动应力强度因子、电位移强度因子,分析了不同的非均匀材料系数、几何尺寸及裂纹运动速度对它们的影响.