【摘 要】
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文章针对压电材料断裂破坏问题,首先求得了压电双材料界面导电裂纹的线性断裂力学解,然后通过引入力、电损伤变量,分析了一系列含损伤的非线性损伤断裂力学问题,主要内容包括
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文章针对压电材料断裂破坏问题,首先求得了压电双材料界面导电裂纹的线性断裂力学解,然后通过引入力、电损伤变量,分析了一系列含损伤的非线性损伤断裂力学问题,主要内容包括:(1)从理论和数值两方面研究了压电双材料界面导电裂纹的线性断裂问题.(2)提出并建立了比较系统的静态各向异性压电损伤本构理论.(3)为了比较方便地分析压电材料的损伤断裂问题,该文基于压电损伤本构理论,根据虚功原理,导出了压电损伤分析的有限元方程,给出了详细的迭代求解过程和方法.作为实例,通过分析压电薄板板边导电裂纹和V形切口尖端附近的力电损伤,研究了裂纹附近力电损伤区域的形状,力电载荷、切口深度和张开角对力电损伤的影响等,所得到的一些结果与实验结果比较吻合.考虑到在一般情况下,压电体中缺陷周围力电损伤的范围很小,因此该文又提出了小范围损伤模型,这样迭代求解过程只需在裂尖局部区域内进行,既能保证计算精度,又可以大大节约时间.(4)与Park和Sun实验数据相结合,利用该文压电损伤的计算结果,建立了基于组合力、电损伤的的压电断裂准则.通过与已有的实验结果相比,发现由压电损伤分析所建立的压电断裂准则能比较有效地预测材料的断裂破坏规律.该文系统地建立了一个静态的三维各向异性压电损伤本构模型,详细进行了压电损伤的数值分析,从定性和定量两方面研究了压电损伤的分布特点和演化断裂规律.对于压电材料断裂的起因和机理分析、压电结构的可靠性设计和剩余寿命预估等来说,该文工作具有重要的理论和实践意义.
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